JP2014529349A - 有機半導体 - Google Patents

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Abstract

本発明は、ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン単位を含有する新規な有機半導体オリゴマーまたはポリマー;それらの調製のための方法およびそれに用いられる抽出物または中間体;それらを含有するポリマー、ブレンド、混合物および配合物;オリゴマー、ポリマー、ブレンド、混合物および配合物の、有機電子(OE)デバイス、特に有機光起電(OPV)デバイスにおける半導体としての使用;およびこれらのオリゴマー、ポリマー、ブレンド、混合物または配合物を含むOEおよびOPVデバイスに関する。

Description

本発明は、ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン単位を含有する新規な有機半導体オリゴマーまたはポリマー;それらの調製のための方法およびそれに用いられる抽出物または中間体;それらを含有するブレンド、混合物および配合物;オリゴマー、ポリマー、ブレンド、混合物および配合物の、有機電子(OE)デバイス、特に有機光起電(OPV)デバイスにおける半導体としての使用;およびこれらのオリゴマー、ポリマー、ブレンド、混合物または配合物を含むOEおよびOPVデバイスに関する。
有機半導体(OSC)材料は、主にそれらの近年における急速な発展および、有機エレクトロニクスの利益の大きい商業的見通しにより、関心が高まっている。
特に重要な1つの領域は、有機太陽光発電(OPV)である。共役ポリマーは、デバイスをスピンキャスティング、浸漬コーティングまたはインクジェット印刷などの溶液加工技術により製造することを可能にするため、OPVにおける使用が見出されている。溶液加工は、無機薄膜デバイスの作製に用いられる蒸発技術と比較して、安価かつ大規模に行うことができる。現在、ポリマーベースの光起電デバイスは、8%を超える効率を達成している。
理想的な溶液加工可能なOSC分子を得るためには、2つの基本的な特徴が不可欠であり、第1にπ共役系の堅いコアまたは主鎖、および第2にOSC主鎖中の芳香族コアの適切な官能性である。前者はπ−πオーバーラップを拡張し、最高占有分子軌道および最低非占有分子軌道(HOMOおよびLUMO)の一次エネルギーレベルを規定し、電荷注入と輸送の両方を可能にし、光吸収を促進する。後者はさらに、エネルギーレベルを微調整し、溶解性を実現し、したがって材料の加工性と、固体状態での分子主鎖のπ−π相互作用を可能とする。
高い平面性はOSC主鎖のエネルギーの乱れを低減し、それに応じて電荷キャリア移動度を高める。先行技術では、高い電荷キャリア移動度を持つ高分子OSCのほとんどは、一般的に融合環芳香族系で構成されており、その固体の状態において半結晶である。かかるポリマーは例えばインダセノジチオフェン−ベンゾチアジアゾールコポリマーであり、これについては、Zhang et al., J. Am. Chem. Soc., 2010, 132(33), 11437において、1cm/Vsの正孔移動度が達成されたことが報告された。
それにもかかわらず、可溶化基の構造(例えば、アルキル鎖等の長さ、位置規則性(regio regularity)、空間的配向)は、溶解性したがってOSCの加工性に、ポリマー主鎖の平面性に、鎖間π−π相互作用およびHOMO−LUMOレベル/バンドギャップに、直接的に影響を及ぼす。例えばOPVデバイスなどの多くの用途に対して、可溶化官能基を微調整することによる共役主鎖の電子特性の最適化は、効率に劇的な影響をもたらし得る。
インダセノジチオフェンなどのシクロペンタジアレン(cyclopentadiarene)単位に可溶化基を導入する従来の方法(Zhang et al., J. Am. Chem. Soc., 2010, 132(33), 11437)は、これらの融合環構造中に含まれるシクロペンタジエンのsp炭素原子をアルキル化することである。この炭素の四面体構造により、置換基は、共役主鎖の芳香族平面に垂直な平面内で配向を取る必要があり、これはHughes et al., Org. Biomol. Chem., 2003, 1, 3069によるX線単結晶解析によって示されている。これらの面外アルキル鎖は、π−π主鎖の平面間分離を増加し、分子間のπ−π相互作用の程度を低下させる。しかし、合成の観点から、例えばインダセノジチオフェンのテトラアルキル化などの複数のアルキル化は、生成物と不完全にアルキル化された不純物の非常によく似た極性のために、予想される生成物の精製を困難にする。部分的にアルキル化されたフルオレン単位は、ポリマー内のケト欠陥を形成する傾向がある(Scherf et al, Adv. Mater., 2002, 14, 374)。
したがって、特に大量生産に適した方法による、合成の容易な有機半導体(OSC)材料であって、良好な構造的構成およびフィルム形成特性を示し、良好な電子特性、特に高い電荷キャリア移動度、良好な加工性、特に有機溶媒への高い溶解性、および空気中での高い安定性を示す前記の有機半導体の必要性が、依然として存在する。特にOPVセルにおける使用のために、低いバンドギャップを有し、光活性層によって改善された集光を可能とし、先行技術からのポリマーと比較してより高いセル効率をもたらすことができる、OSC材料への必要性が存在する。
本発明の目的は、有機半導体材料として使用するための新たなオリゴマーおよびポリマーであって、上述のような先行技術の材料の欠点を有さず、特に大量生産に適した方法による合成が容易であり、特に、良好な加工性、高い安定性、有機溶媒への良好な溶解性、高い電荷キャリア移動度、および低いバンドギャップを示す、前記のオリゴマーおよびポリマーを提供することであった。本発明の別の目的は、専門家に利用可能なOSC材料のプールを拡張することであった。本発明の他の目的は、以下の詳細な説明から専門家には直ちに明らかである。
本発明の発明者らは、1つまたは2つ以上の上記の目的が、ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェンまたはそれらの他の複素環式誘導体を含有するオリゴマーまたはポリマーであって、シクロペンタン環:
式中、RおよびRは、例えばアルキルまたはフルオロアルキル基である、
において四置換またはジアルキリデン置換されているものを提供することにより、達成できることを見出した.
インダセノジチオフェンのコア単位の長軸に沿って戦略的に融合した追加の芳香環は、新規な高性能OSC材料の開発に多くの利点を作り出す。まず、追加の芳香環を融合すると、全体的な平面性を増加させ、共役分子主鎖の潜在的なねじれ数を減らすことができる。π構造またはモノマーの伸びは、ポリマー主鎖に沿った電荷輸送を促進する共役(conjugation)の程度を増加させる。第2に、より多くのチオフェン環を融合することにより分子主鎖中の硫黄原子の割合を増加させると、分子間の短い接触を促進し、これは分子間の電荷ホッピングに利益をもたらす。第3に、融合環の追加は、OSCポリマーの主要な鎖におけるラダー構造の割合の増加を意味し、これは分子主鎖の平面性を向上させる。最後にではないがさらに、芳香環の融合は、HOMOおよびLUMOエネルギーレベルおよび標的モノマー構造のバンドギャップを、周辺の置換と比較してより効率的に変更することができる。
さらに、本発明のジアルキリデン置換ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェンは、環系に接続している炭素原子がsp混成の代わりにsp混成されているアルキリデン基を用いて可溶化されている。sp炭素は、可溶化アルキル鎖がコア/ポリマー主鎖に対して同一平面上のコンフォメーションを採ることを可能とし、こうしてさらに固体状態のコフェイシャルな凝集を促進する。アルキルのこの種類の同一平面上の配向は、本発明の実施例に開示されているように、化合物の結晶構造によって実証されている。
電子供与性ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン単位および電子受容単位のコポリマーへの組み込み、すなわち「供与体−受容体」ポリマーにより、バンドギャップの減少が達成され、これは、バルクヘテロ接合(BHJ)光起電力デバイスにおける改良された集光特性を可能にする。また、シクロペンタン環における置換基を変化させることにより、ポリマーの溶解性および電子特性をさらに最適化することができる。
JP 2010-280623 A1は、下記式の化合物を開示しており、
式中、R1〜R6は、C1〜C30アルキルである。しかしこれらの化合物は、ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェンのコア構造の可溶化に、アルキル基R1〜R6を末端チオフェンと中心のベンゼン環に配置するという、大きく異なる試みを表す。
GB 2472413 AおよびWO 2012/017184 A1は、次の一般式の小分子材料を記載している:
式中、Ar〜Arは独立して、融合複素環であり、TおよびTは、可溶性鎖および反応性官能基の両方を含む末端基である。
しかし、本発明に特許請求されているジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェンを含有するオリゴマーまたはポリマー材料を開示する先行技術は存在しない。
本発明は、式I:
式中、
およびVは、互いに独立して、O、S、SeまたはTeであり、
およびXは、互いに独立して、CR、C=CR、SiR、またはGeRであり、
R、RおよびRは、互いに独立して、および各出現において同一にまたは異なって、H、F、Cl、Br、CN、1〜30個のC原子を有する直鎖、分枝または環式アルキルを表し、ここで1または2以上の隣接していないC原子は任意に、−O−、−S−、−C(O)−、−C(O)−O−、−O−C(O)−、−O−C(O)−O−、−C(S)−、−C(S)−O−、−O−C(S)−、−O−C(S)−O−、−C(O)−S−、−S−C(O)−、−O−C(O)−S−、−S−C(O)−O−、−S−C(O)−S−、−S−C(S)−S−、−O−C(S)−S−、−S−C(S)−O−、−C(S)−S−、−S−C(S)−、−NR−、−SiR00−、−CY=CY−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な様式で置き換えらており、またここで、1または2個以上のH原子は任意にF、Cl、Br、IまたはCNによって置き換えられており、または、RおよびRは、互いに独立して、および各出現において同一にまたは異なって、任意に置換されている、4〜20個の環原子を有するアリール、ヘテロアリール、アリールオキシまたはヘテロアリールオキシを表し、または、RおよびRは一緒になって、任意にフッ素化またはアルキル化されている、1〜20個のC原子を有する脂環式基を形成し、
およびYは、互いに独立して、H、F、ClまたはCNであり、
およびR00は、互いに独立して、Hまたは任意に置換されたC1〜40カルビルまたはヒドロカルビルであり、および好ましくはHまたは1〜12個のC原子を有するアルキルを表す、
で表される2価の単位を含む、オリゴマーまたはポリマーに関する。
本発明はさらに、式Iの単位を含む1または2以上のオリゴマーまたはポリマーと、および好ましくは有機溶媒から選択される1または2以上の溶媒とを含む、配合物に関する。
本発明はさらに、式Iの単位を含む1または2以上のオリゴマーまたはポリマー、1または2以上の有機結合剤またはその前駆体であって、好ましくは1,000Hzおよび20℃における誘電率εが3.3以下のもの、および任意に1または2以上の溶媒、を含む、有機半導体配合物に関する。
本発明はさらに、式Iの単位の、半導体ポリマーにおける電子供与体単位としての使用に関する。
本発明はさらに、1または2以上の繰り返し単位を含む共役ポリマーであって、ここで前記繰り返し単位が、式Iの単位、および/または任意に置換されたアリールおよびヘテロアリール基から選択される1または2以上の基を含み、およびここで、ポリマー中の少なくとも1つの繰り返し単位が少なくとも1つの式Iの単位を含んでいる、前記共役ポリマーに関する。
本発明はさらに、式Iの単位を含有し、さらに、本明細書に記載された、反応して共役ポリマーを形成することができる1または2以上の反応性基を含有する、モノマーに関する。
本発明はさらに、1または2以上の式Iの単位を電子供与体単位として含み、好ましくは電子受容特性を有する1または2以上の単位をさらに含む、半導体ポリマーに関する。
本発明はさらに、本発明のオリゴマーおよびポリマーの、電子供与体またはp型半導体としての使用に関する。
本発明はさらに、本発明のオリゴマーおよびポリマーの、半導体材料、配合物、ブレンド、デバイスまたはデバイスの部品における電子供与体成分としての使用に関する。
本発明はさらに、本発明のオリゴマーまたはポリマーを電子供与体成分として含み、および好ましくは、電子受容特性を有する1または2以上の化合物またはポリマーをさらに含む、半導体材料、配合物、ブレンド、デバイスまたはデバイスの部品に関する。
本発明はさらに、1または2以上の本発明のオリゴマーまたはポリマーと、および、半導電性、電荷輸送、正孔/電子輸送、正孔または電子遮断、電気伝導性、光伝導性、または発光特性の1または2以上を有する化合物またはポリマーから好ましくは選択される、1または2以上の追加の化合物とを含む、混合物またはブレンドに関する。
本発明はさらに、本発明の1または2以上のオリゴマーまたはポリマーと、好ましくはフラーレンまたはフラーレン置換から選択される1または2以上のn型有機半導体化合物またはポリマーとを含む、本明細書に記載された混合物またはブレンドに関する。
本発明はさらに、本発明の、1または2以上のオリゴマーまたはポリマー、配合物、混合物またはブレンドと、および任意に、好ましくは有機溶媒から選択される1または2以上の溶媒とを含む、配合物に関する。
本発明はさらに、本発明のオリゴマー、ポリマー、配合物、混合物およびブレンドの、光学的、電気光学的、電子的、エレクトロルミネッセンスまたはフォトルミネッセンス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の使用に関する。
本発明はさらに、1または2以上の本発明のオリゴマーまたはポリマー、配合物、混合物またはブレンドを含む、電荷輸送、半導電性、電気伝導性、光伝導性、または発光材料または部品に関する。
本発明はさらに、1または2以上の本発明のオリゴマーまたはポリマー、配合物、混合物、ブレンドまたは部品を含む、光学的、電気光学的もしくは電子的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ッセンスまたはフォトルミネッセンス部品またはデバイスとしては、限定はされないが、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、ディスプレイのバックライト、有機光起電装置(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)中の電荷注入層、電荷輸送層または中間層、有機プラズモン発光ダイオード(OPED)、ショットキーダイオード、平坦化層、帯電防止フィルム、ポリマー電解質膜(PEM)、導電性基板、導電性パターン、電池における電極材料、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、ならびにDNA配列を検出し識別するための部品またはデバイスが挙げられる。
発明の詳細な説明
本発明は、4つのカルビルもしくはヒドロカルビル基または2つのアルキリデン基で可溶化された、ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン単位ベースの、新規なオリゴマーおよびホモポリマーまたはコポリマーに関する。本発明はまた、既知の遷移金属に触媒される重縮合反応を介した、これらの半導体オリゴマー、ホモポリマーおよびコポリマーの調製に関する。
本発明のオリゴマーおよびポリマーは合成が容易であり、有利な特性を示す。本発明の共役ポリマーは、デバイス製造プロセスに良好な加工性と、有機溶媒への高い溶解性を示し、溶液加工方法を用いた大規模生産に特に適している。同時に、本発明のモノマーに由来するコポリマーおよび電子受容性モノマーは、BHJ太陽電池において低いバンドギャップ、高い電荷キャリア移動度、高い外部量子効率を、p/n型ブレンドにおいて例えばフラーレンと共に用いる場合に良好な形態を、電子デバイスにおいて高い酸化安定性および長い寿命を示し、特に、高い電力変換効率を有するOPVデバイスなどのOE有機電子デバイスのための、有望な材料である。
式Iの単位は、p型半導体オリゴマー、ホモポリマーおよびコポリマー、特に供与体単位および受容体単位の両方を含有するコポリマーにおいて、(電子)供与体単位として、ならびにバルクヘテロ接合光起電性デバイスにおける用途に有用なp型およびn型半導体のブレンドの調製のために、特に好適である。
さらに、ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェンベースのオリゴマーおよびポリマーは、次のような有利な特性を示す:
i)ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェンは、2つの異なる合成プロトコル、すなわち、テトラアルキル置換またはジアルキリデン置換によって可溶化することができる。前者は、アルカリ条件下でハロゲン化アルキルを非置換のコア構造と反応させることによって達成することができる。代替的に、この可溶化構造は、テトラ−アルキル化ジオール中間体の閉環によって合成することができ(以下を参照)、一方後者は、我々の以前の発明方法を用いて、種々のカルボニル化合物のクネーフェナーゲル縮合により、得ることができる。
ii)ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェンの特定位置での官能化は、例えばN−ハロスクシンイミド、ハロゲン元素によるハロゲン化を介して、またはアルキルリチウムおよびリチウムアミド類によるリチウム化と次にハロゲン化試薬、アルキルボレート、塩化トリアルキルスタンニルまたは塩化亜鉛との反応を介して、ならびにハロゲン化化合物をマグネシウム金属またはハロゲン化アルキルマグネシウムと反応させることにより、容易に行うことができる。これらの官能化インダセノジアレンは、広範囲の新しい半導体新規オリゴマー、ホモポリマーおよびコポリマーの調製を、例えば、ヤマモト反応(Yamamoto et al., Bull., Chem. Soc. Jpn., 1978, 51(7), 2091; Yamamoto et al., Macromolecules, 1992, 25(4), 1214)、スズキ−ミヤウラ反応(Miyaura et al., Chem. Rev., 1995, 95, 2457)、およびStille反応(Bao et al., J. Am., Chem., Soc., 1995, 117(50), 12426)などの遷移金属に触媒されたカップリング方法を介して行うことができる。
iii)共役ポリマーの光電子特性は、連続した繰り返し単位の間の拡張された共役の程度および、ポリマー主鎖内の固有の電子密度に基づいて、大きく異なる。s−インダセノジチオフェンの長軸に沿って追加の芳香環を融合させることにより、得られた単位とのπ共役およびその結果としてのポリマーを延長することができ、主鎖中の繰り返し単位のねじれ数を低減することができる。これは、理論的には、新たな半導体材料を設計する際のHOMO−LUMOレベルおよびバンドギャップを変更するための、最も効率的な方法の一つである。
iv)本発明において、インダセノジアレノチオフェンのコア構造は、4つのアルキル基および2つのアルキリデン基両方によって可溶化される。テトラアルキル類似体と比較して、ジアルキリデン置換されたジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェンベースのオリゴマーおよびポリマーは、より高い平面性を有することが期待される。これは、アルキリデンのsp炭素原子が、アルキル鎖が面内構造をとることを可能とするためである。この構造は、π−π主鎖の面間の分離を減少させ、分子間π−π相互作用の程度を向上させる。
v)既知のテトラ−アルキル−s−インダセノジチオフェンと同様に、本発明のテトラ−アルキルおよびジアルキリデンインダセノジアレノチオフェンも、π供与体単位である。π受容性モノマーと重合すると、低バンドギャップの共役ポリマーが、有機太陽光電池に使用するための潜在的な供与体候補として合成される。
vi)π電子受容性単位のLUMOレベルを微調整することにより、テトラ−アルキルおよびジアルキリデンインダセノジアレノチオフェンおよび適切な受容体単位を用いて合成した供与体−受容体材料は、電界効果トランジスタにおいて、電子の電荷輸送または同時二極性電荷輸送挙動を示すことができる。
オリゴマー、ホモポリマー、およびコポリマーの合成は、本明細書にさらに説明されるように、当業者に知られている方法および文献に記載の方法に基づいて、行うことができる。
本明細書中で、用語「ポリマー」は、一般的に高い相対分子質量の分子を意味し、その構造は、実際に、または概念的に低い相対分子質量の分子から誘導された単位の複数の繰り返しを本質的に含む(Pure Appl. Chem., 1996, 68, 2291)。用語「オリゴマー」は、一般的に中間的な相対分子質量の分子を意味し、その構造は、実際に、または概念的に、より低い相対分子質量の分子から誘導された小さい複数の単位を本質的に含む(Pure Appl. Chem., 1996, 68, 2291)。本発明の好ましい意味において、ポリマーは、>1、すなわち少なくとも2つの繰り返し単位を、好ましくは≧5つの繰り返し単位を有する化合物を意味し、オリゴマーは、>1かつ<10、好ましくは<5つの繰り返し単位を有する化合物を意味する。
本明細書中で、例えば式Iおよびその従属式などの単位またはポリマーを示す式において、アスタリスク(「*」)は、隣接した単位または基への結合を示し、ポリマーの場合は、隣接する繰り返し単位またはポリマー鎖における末端基への結合を示す。
「繰り返し単位」および「モノマー単位」の用語は、その反復が、規則的な巨大分子、規則的なオリゴマー分子、規則的なブロックまたは規則的な鎖を構成するところの最小の構成単位である、構成繰り返し単位(CRU)を意味する(Pure Appl. Chem., 1996, 68, 2291)。
用語「小分子」は、典型的には、反応させてポリマーを形成することができる反応基を典型的には含まない、およびモノマー形態で使用されるように指定される、単量体化合物を意味する。これと対照的に、用語「モノマー」は、特に指定のない限り、反応させてポリマーを形成することができる1または2以上の反応性官能基を有する、単量体化合物を意味する。
「供与体」/「供与性」、および「受容体」/「受容性」の用語は、特に指定のない限り、それぞれ電子供与体または電子受容体を意味する。「電子供与体」は、電子を別の化合物または化合物の別の原子群に供与する化学物質を意味する。「電子受容体」は、別の化合物または化合物の別の原子群からそれに移送された電子を受容する化学物質を意味する。(U.S. Environmental Protection Agency, 2009, Glossary of technical terms, http://www.epa.gov/oust/cat/TUMGLOSS.HTMも参照。)
用語「脱離基」は、特定の反応に関与する分子の残余または主要部分であると考えられるものの中の原子から分離した原子または基(帯電したかまたは帯電していない)を意味する(Pure Appl. Chem., 1994, 66, 1134も参照)。
用語「共役」は、ヘテロ原子によって置き換えられていてもよい、sp混成(または任意にsp混成も)を有するC原子を主として含む化合物を意味する。最も単純な場合において、これは、例えば交互のC−C単結合および二重(または三重)結合を有する化合物であるが、例えば1,4−フェニレンなどの単位を有する化合物もまた含む。「主として」は、この関連において、共役の中断をもたらし得る、自然に(自発的に)出現する欠陥を有する化合物も、依然として共役化合物と見なされることを意味する。
特に指定のない限り、分子量は、数平均分子量Mまたは量平均分子量Mとして示し、これは、例えばテトラヒドロフラン、トリクロロメタン(TCM、クロロホルム)、クロロベンゼンまたは1,2,4−トリクロロベンゼンなどの溶離剤溶媒中のポリスチレン標準に対してゲル透過クロマトグラフィー(GPC)によって決定する。特に指定のない限り、1,2,4−トリクロロベンゼンを溶媒として使用する。繰り返し単位の総数としても言及される重合度nは、n=M/Mとして示す数平均重合度を意味し、ここでMは数平均分子量であり、Mは単一の繰り返し単位の分子量である。J. M. G. Cowie, Polymers: Chemistry & Physics of Modern Materials, Blackie, Glasgow, 1991を参照。
本明細書中で使用する用語「カルビル基」は、少なくとも1個の炭素原子を、非炭素原子を何ら含まずに(例えば−C≡C−)、または任意に少なくとも1個の非炭素原子、例えばN、O、S、P、Si、Se、As、TeもしくはGeと組み合わせて含む(例えばカルボニルなど)、あらゆる1価の、または多価の有機ラジカル部分を示す。用語「ヒドロカルビル基」は、さらに1個または2個以上のH原子を含み、任意に1個または2個以上のヘテロ原子、例えばN、O、S、P、Si、Se、As、TeまたはGeを含むカルビル基を示す。
用語「ヘテロ原子」は、HまたはC原子ではない、有機化合物中の原子を意味し、好ましくはN、O、S、P、Si、Se、As、TeまたはGeを意味する。
3個または4個以上のC原子の鎖を含むカルビルまたはヒドロカルビル基は、直鎖状、分枝状ならびに/またはスピロおよび/もしくは融合環を含む環状であってもよい。
好ましいカルビルおよびヒドロカルビル基としては、各々が任意に置換されており、1〜40個、好ましくは1〜25個、とても好ましくは1〜18個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、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およびアルコキシカルボニルオキシ、さらに6〜40個、好ましくは6〜25個のC原子を有する任意に置換されたアリールまたはアリールオキシ、さらに、各々が任意に置換されており、6〜40個、好ましくは7〜40個のC原子を有し、ここですべてのこれらの基が任意に、好ましくはN、O、S、P、Si、Se、As、TeおよびGeから選択された1個または2個以上のヘテロ原子を含む、アルキルアリールオキシ、アリールカルボニル、アリールオキシカルボニル、アリールカルボニルオキシおよびアリールオキシカルボニルオキシが含まれる。
カルビルまたはヒドロカルビル基は、飽和もしくは不飽和の非環式基、または飽和もしくは不飽和の環式基であってもよい。不飽和の非環式または環式基、特にアリール、アルケニルおよびアルキニル基(特にエチニル)が、好ましい。C〜C40カルビルまたはヒドロカルビル基が非環式である場合には、基は、直鎖状であっても分枝状であってもよい。C〜C40カルビルまたはヒドロカルビル基は、例えば以下のものを含む:C〜C40アルキル基、C〜C40フルオロアルキル基、C〜C40アルコキシまたはオキサアルキル基、C〜C40アルケニル基、C〜C40アルキニル基、C〜C40アリル基、C〜C40アルキルジエニル基、C〜C40ポリエニル基、C〜C40ケトン基、C〜C40エステル基、C〜C18アリール基、C〜C40アルキルアリール基、C〜C40アリールアルキル基、C〜C40シクロアルキル基、C〜C40シクロアルケニル基など。前記の基の中で好ましいのは、それぞれ、C〜C20アルキル基、C〜C20フルオロアルキル基、C〜C20アルケニル基、C〜C20アルキニル基、C〜C20アリル基、C〜C20アルキルジエニル基、C〜C20ケトン基、C〜C20エステル基、C〜C12アリール基、およびC〜C20ポリエニル基である。さらに含まれるのは、炭素原子を有する基およびヘテロ原子を有する基の組み合わせ、例えばアルキニル基、好ましくは、シリル基で置換されたエチニル、好ましくはトリアルキルシリル基である。
アリールおよびヘテロアリールは、好ましくは、4〜30個の環のC原子を有し、また縮合環を含んでいてもよく、任意に1つまたは2つ以上の基Lで置換されている、単環式、二環式または三環式の芳香族または複素芳香族基を示し、
ここでLは、ハロゲン、−CN、−NC、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)NR00、−C(=O)X、−C(=O)R、−NH、−NR00、−SH、−SR、−SOH、−SO、−OH、−NO、−CF、−SF、P−Sp−、任意に置換されているシリル、または1〜40個のC原子を有するカルビルもしくはヒドロカルビルから選択され、それは、任意に置換されており、かつ任意に1個または2個以上のヘテロ原子を含み、そしてこれは好ましくは、1〜20個のC原子を有し任意にフッ素化されているアルキル、アルコキシ、チアアルキル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニルまたはアルコキシカルボニルオキシであり、R、R00、X、PおよびSpは、本明細書中に示した意味を有する。
とても好ましい置換基Lは、ハロゲン、最も好ましくはF、または1〜12個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、オキサアルキル、チオアルキル、フルオロアルキルおよびフルオロアルコキシ、または2〜12個のC原子を有するアルケニル、アルキニルから選択される。
特に好ましいアリールおよびヘテロアリール基は、さらに1つまたは2つ以上のCH基がNによって置き換えられてもよいフェニル、ナフタレン、チオフェン、セレノフェン、チエノチオフェン、ジチエノチオフェン、フルオレンおよびオキサゾールであり、そのすべては、非置換であるか、上に定義したLで単置換または多置換され得る。とても好ましい環は、ピロール、好ましくはN−ピロール、フラン、ピリジン、好ましくは2−または3−ピリジン、ピリミジン、ピリダジン、ピラジン、トリアゾール、テトラゾール、ピラゾール、イミダゾール、イソチアゾール、チアゾール、チアジアゾール、イソキサゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、チオフェン、好ましくは2−チオフェン、セレノフェン、好ましくは2−セレノフェン、チエノ[3,2−b]チオフェン、インドール、イソインドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾジチオフェン、キノール、2−メチルキノール、イソキノール、キノキサリン、キナゾリン、ベンゾトリアゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾチアゾール、ベンズイソチアゾール、ベンズイソキサゾール、ベンゾキサジアゾール、ベンゾキサゾール、ベンゾチアジアゾールから選択され、そのすべては、非置換であるか、上に定義したLで単置換または多置換され得る。ヘテロアリール基のさらなる例は、以下の式から選択されたものである。
アルキルまたはアルコキシラジカル、すなわち末端のCH基が−O−によって置き換えられているものは、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、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。
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ケニル基は、直鎖状または分枝状であり得る。好ましくは直鎖状であり、2〜10個のC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1つのCH基が−O−によって置き換えられているものは、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−(=エトキシメチル)もしくは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。オキサアルキル、すなわち1つのCH基が−O−によって置き換えられているものは、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−(=エトキシメチル)もしくは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、1つが−C(O)−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−C(O)−O−またはオキシカルボニル基−O−C(O)−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。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−C(O)O−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。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、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、すなわちここで1つのCH基が−S−によって置き換えられているものは、好ましくは直鎖状のチオメチル(−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)であり、ここで好ましくは、sp混成ビニル炭素原子に隣接したCH基が置き換えられている。
フルオロアルキル基は、好ましくは、iが1〜15の整数である直鎖状パーフルオロアルキルC2i+1、特にCF、C、C、C、C11、C13、C15またはC17、とても好ましくはC13、または部分的フッ素化アルキル、特に1,1−ジフルオロアルキルであり、これらの全ては直鎖状または分枝状である。
前述のアルキル、アルコキシ、アルケニル、オキサアルキル、チオアルキル、カルボニルおよびカルボニルオキシ基は、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。とても好ましいのは、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。
本発明の別の好ましい態様において、R1、2は、互いに独立して、1〜30個のC原子を有し、ここで1個または2個以上のH原子が任意にFによって置き換えられている第一、第二または第三アルキルまたはアルコキシ、あるいは任意にアルキル化またはアルコキシル化されており、4〜30個の環原子を有するアリール、アリールオキシ、ヘテロアリールまたはヘテロアリールオキシから選択される。このタイプのとても好ましい基は、以下の式からなる群から選択される。
式中、「ALK」は、1〜20個、好ましくは1〜12個のC原子、第三基の場合においてはとても好ましくは1〜9個のC原子を有する、任意にフッ素化された、好ましくは直鎖状のアルキルまたはアルコキシを示し、点線は、これらの基が付着している環への結合を示す。これらの基の中で特に好ましいのは、すべてのALK従属基が同一であるものである。
−CY=CY−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。
−CO−、−C(=O)−および−C(O)−は、カルボニル基、すなわち、
を示す。
本発明の化合物、単位およびポリマーはまた、ポリマーを形成するプロセスの間任意に保護されている、重合可能または架橋可能な反応性基で置換されていてもよい。このタイプの特に好ましい単位ポリマーは、1または2以上のR1〜4がP−Spを示すかこれを含んでいる、1または2以上の式Iの単位を含むものである。これらの単位およびポリマーは、それらが基Pを介して、例えばポリマーを半導体部品のための薄膜に加工している間またはその後のin situでの重合により架橋して、高い電荷キャリア移動度ならびに高い熱的、機械的および化学的安定性を有する架橋したポリマーフィルムを得ることができるので、半導体または電荷輸送材料として特に有用である。
好ましくは、重合可能または架橋可能な基Pは、
から選択され、
は、H、F、Cl、CN、CF、フェニルまたは1〜5個のC原子を有するアルキル、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、任意に上に定義した1つまたは2つ以上の基Lによって置換されている1,4−フェニレンであり、k、kおよびkは、互いに独立して0または1であり、kは好ましくは1であり、kは1〜10の整数である。
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、これらの基の保護誘導体である。好適な保護基は当業者に知られており、例えばGreen, "Protective Groups in Organic Synthesis", John Wiley and Sons, New York (1981)などの文献に記載されており、例えばアセタールまたはケタールなどである。
特に好ましい基Pは、
またはそれらの保護誘導体である。さらなる好ましい基Pは、ビニルオキシ、アクリラート、メタクリラート、フルオロアクリラート、クロロアクリラート、オキセタンおよびエポキシ基からなる群から、とても好ましくはアクリラートまたはメタクリラート基から選択される。
基Pの重合は、当業者に知られている、および例えばD. J. Broer; G. Challa; G. N. Mol, Macromol. Chem, 1991, 192, 59などの文献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、先行技術において知られており、好適なスペーサー基Spは、当業者に知られている(例えばPure Appl. Chem., 2011, 73(5), 888を参照)。スペーサー基Spは、好ましくは式Sp’−X’で表され、それゆえP−Sp−はP−Sp’−X’−であり、式中、
Sp’は、30個までのC原子を有し、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アルキレンであり、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−、−C(O)−、−C(O)O−、−OC(O)−、−OC(O)−O−、−S−C(O)−、−C(O)−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また可能であり、
X’は、−O−、−S−、−C(O)−、−C(O)O−、−OC(O)−、−O−C(O)O−、−C(O)−NR−、−NR−C(O)−、−NR−C(O)−NR00−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR−、−CY=CY−、−C≡C−、−CH=CH−C(O)O−、−OC(O)−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基であり、ならびに
およびY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=CY−、−C≡C−または単結合、特に−O−、−S−、−C≡C−、−CY=CY−または単結合である。別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のRおよび/またはRが置換されたアリールまたはヘテロアリールを表す場合、これは1または2以上の基Lで置換されているのが好ましく、ここで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またはヘテロアリール、または1〜20個の、好ましくは1〜12個のC原子を有する直鎖状、分枝状または環状のアルキルであって、ここで1または2以上の隣接していないCH基は任意に、それぞれの場合に互いに独立して、−O−、−S−、−NR−、−SiR00−、−C(=O)−、−C(=O)O−、−CY=CY−、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されないような様式で置き換えられており、および前記アルキルは、非置換であるか、または1もしくは2以上のFもしくはCl原子またはOH基によって置換されており、およびXは、ハロゲン、好ましくはF、ClまたはBrであり、およびY、Y、RおよびR00は、本明細書中の意味を有する。
好ましくは、RおよびRは、非置換であるか、または1個もしくは2個以上のF原子により置換されている、1〜30個のC原子を有する直鎖状、分枝状または環状のアルキルを表す。
さらに好ましくは、RおよびRは、アルキリデン基のsp混成のC原子と共に、1〜20個のC原子、好ましくは1〜10個のC原子を有する環式基を形成し、これは非置換であるか、または1個もしくは2個以上のF原子により、または1もしくは2以上のC〜C10アルキル基により置換されている。
さらに好ましくは、RおよびRの一方はHであり、もう一方はHとは異なり、好ましくは1〜30個のC原子を有する直鎖状、分枝状または環状のアルキルであって、非置換であるか、または1個もしくは2個以上のF原子により置換されているものである。
さらに好ましくは、Rおよび/またはRは互いに独立して、アリールおよびヘテロアリールからなる群から選択され、これらの各々は任意にフッ素化、アルキル化、またはアルコキシル化されており、かつ4〜30個の環原子を有する。
本発明の1つの好ましい態様において、RはHを表す。本発明の別の好ましい態様において、RはHとは異なり、上記のRの好ましい意味の一つを有し、非常に好ましくは、1〜30個のC原子を有する直鎖状、分枝状または環状のアルキルであって、非置換であるか、または1個もしくは2個以上のF原子により置換されているものである。
本発明の化合物としては、モノマー、オリゴマーおよびポリマーを含む。
本発明のオリゴマーおよびポリマーは、好ましくは本明細書中で定義された式Iの1または2以上の単位を含む。
本発明の好ましいポリマーは、式II:
−[(Ar−(U)−(Ar−(Ar]− II
式中、
Uは、請求項1で定義された式Iの単位であり、
Ar、Ar、Arは、各出現において同一にまたは異なって、および互いに独立して、Uとは異なる、好ましくは5〜30個の環原子を有し、および任意に、好ましくは1または2以上の基Rにより置換されている、アリールまたはヘテロアリールであり、
は、各出現において同一にまたは異なって、F、Br、Cl、−CN、−NC、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(O)NR00、−C(O)X、−C(O)R、−NH、−NR00、−SH、−SR、−SOH、−SO、−OH、−NO、−CF、−SF、任意に置換されており任意に1または2以上のヘテロ原子を含む、1〜40個のC原子を有する任意に置換されたシリル、カルビルまたはヒドロカルビル、またはP−Sp−であり、
およびR00は、互いに独立して、Hまたは任意に置換されたC1〜40カルビルまたはヒドロカルビルであり、および好ましくは、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルであり、
Pは、重合可能または架橋可能な基であり、
Spは、スペーサー基または単結合であり、
は、ハロゲン、好ましくはF、ClまたはBrであり、
a、bおよびcは、各出現において同一にまたは異なって、0、1、または2であり、
dは、各出現において同一にまたは異なって、0または1〜10の整数である、
で表される1または2以上の繰り返し単位を含み、
ここでポリマーは、bが少なくとも1である式IIの繰り返し単位を少なくとも1つ含む。
本発明のさらに好ましいポリマーは、式IまたはIIの単位に加えて、任意に置換されている、単環式もしくは多環式アリールまたはヘテロアリール基から選択される1または2以上の繰り返し単位を含む。
これらの追加の繰り返し単位は、好ましくは式III:
−[(Ar−(A−(Ar−(Ar]− III
式中、Ar、Ar、Ar、a、b、cおよびdは、式IIで定義された通りであり、Aは、UおよびAr1〜3とは異なっており、好ましくは5〜30個の環原子を有し、任意に、本明細書中で定義された1または2以上の基Rによって置換されており、好ましくは電子供与性を有するアリールまたはヘテロアリール基から選択される、アリールまたはヘテロアリール基である、
から選択され、ここで、前記ポリマーは、bが少なくとも1である式IIIの繰り返し単位を少なくとも1つ含む。
は好ましくは、Rについての意味の1つを有する。
本発明の共役ポリマーは、好ましくは式IV:
式中、
Aは、式Iの単位であり、
Bは、Aとは異なっており、任意に置換されている1または2以上のアリールまたはヘテロアリール基を含み、かつ好ましくは式IIIから選択される、単位であり、
xは、>0および≦1であり、
yは、≧0および<1であり、
x+yは1であり、および
nは、整数>1である、
から選択される。
式IVの好ましいポリマーは、次の式:
式中、U、Ar、Ar、Ar、a、b、cおよびdは、各出現において同一にまたは異なって、式IIで与えられた意味の1つを有し、Aは、各出現において同一にまたは異なって、式IIIで与えられた意味の1つを有し、およびx、yおよびnは、式IVで定義された通りであり、ここでこれらのポリマーは、交互コポリマーまたはランダムコポリマーであることができ、および式中、式IVdおよびIVeにおいて、少なくとも1つの繰り返し単位[(Ar−(U)−(Ar−(Ar]および少なくとも1つの繰り返し単位[(Ar−(A−(Ar−(Ar]において、bは少なくとも1である、
から選択される。
本発明のポリマーにおいて、繰り返し単位nの総数は、好ましくは2〜10,000である。繰り返し単位nの総数は、好ましくは≧5、非常に好ましくは≧10、最も好ましくは≧50、および好ましくは≦500、非常に好ましくは≦1,000、最も好ましくは≦2,000であり、nの前述の上限および下限の全ての組み合わせを含む。
本発明のポリマーとしては、ホモポリマーおよびコポリマー、例えば統計コポリマーまたはランダムコポリマー、交互コポリマーおよびブロックコポリマー、ならびにそれらの組み合わせを含む。
特に好ましいのは、以下の群から選択されるポリマーである:
―単位Uまたは(Ar−U)または(Ar−U−Ar)または(Ar−U−Ar)または(U−Ar−Ar)または(Ar−U−Ar−Ar)のホモポリマーからなる、すなわち全ての繰り返し単位が同一である、A基、
―同一単位(Ar−U−Ar)および同一単位(Ar)により形成されるランダムまたは交互コポリマーからなる、B基、
―同一単位(Ar−U−Ar)および同一単位(A)により形成されるランダムまたは交互コポリマーからなる、C基、
―同一単位(Ar−U−Ar)および同一単位(Ar−A−Ar)により形成されるランダムまたは交互コポリマーからなる、D基、
この式中、全てのこれらの基において、U、D、Ar、ArおよびArは本明細書中に定義の通りであり、A、BおよびC基において、Ar、ArおよびArは単結合とは異なり、およびD基において、ArおよびArの1つは、単結合を表してよい。
さらに好ましいのは、次の従属式からなる群から選択されるコポリマーである:
式中、Rは、各出現において同一または異なって、式Iで与えられたRの意味の1つを有する。
式IV、IVa〜IVeおよびIV1〜IV14の好ましいポリマーは、式Vから選択される:
−chain−R
式中、「chain」は、式IV、IVa〜IVeまたはIV1〜IV14のポリマー鎖を表し、およびRおよびRは、互いに独立して上に定義されたRの意味の1つを有し、好ましくは互いに独立して、F、Br、Cl、H、−CHCl、−CHO、−CH=CH、−SiR’R’’R’’’、−SnR’R’’R’’’、−BR’R’’、−B(OR’)(OR’’)、−B(OH)、−ZnCl、−MgCl、−MgBrまたはP−Sp−を表し、式中、PおよびSpは上に定義の通りであり、R’、R’’およびR’’’は互いに独立して、上に定義されたRの意味の1つを有し、およびR’、R’’およびR’’’の2つはまた、これらが付着しているヘテロ原子と共に環を形成していてもよい。
式IV、IVa〜IVe、IV1〜IV14およびVで表されるポリマーにおいて、xは単位Aのモル分率を表し、yは単位Bのモル分率を表し、およびnは、重合度または単位AとBの総数を表す。これらの式には、AとBのブロックコポリマー、ランダムまたは統計コポリマー、および交互コポリマー、ならびにxが>0でyが0の場合にはAのホモポリマーも含まれる。
本発明のモノマーは、好ましくは本明細書中に定義された式Iの単位、および式Iの単位に付着しており、反応してポリマーを形成する、1または2以上の反応性官能基も含む。
好ましくは、モノマーは式VI:
−Ar−U−Ar−R10 VI
式中、U、ArおよびArは、式IIおよびVの意味を、または本明細書中に記載された好ましい意味の1つを有し、およびRおよびR10は、互いに独立して、F、Br、Cl、−CHCl、−CHO、−CH=CH、−SiR’R’’R’’’、−SnR’R’’R’’’、−BR’R’’、−B(OR’)(OR’’)、−B(OH)、ZnCl、−MgCl、または−MgBrを表し、式中、R’、R’’およびR’’’は、互いに独立して上記定義のRの意味の1つを有し、およびR’、R’’、およびR’’’の2つは、それらが付着しているヘテロ原子と一緒になって環を形成してもよい、
から選択される。
特に好ましいのは、式VIのモノマーであって、式中、RおよびR10が、好ましくは互いに独立して、Cl、Br、I、O−トシラート、O−トリフラート、O−メシラート、O−ノナフラート、−SiMeF、−SiMeF、−O−SO−Z、−B(OZ、−CZ=C(Z、−C≡CH、−C≡CSi(Z、−ZnXおよびSn(Zからなる群から選択され、式中、Z1−4は、各々が任意に置換されているアルキルおよびアリールからなる群から選択され、および2つのZ基はまた、環式基を形成してもよく、Xはハロゲン原子である、前記モノマーである。
本発明のオリゴマー化合物は、好ましくは式VII:
式中、R、V、V、X、X、YおよびYは、式Iに定義の通りであり、
は、単結合、(CY=CY、(C≡C)(式中h=1または2)、またはArを表し、ここでArは、式IIで与えられたArまたはArの意味の1つ、または本明細書中で与えられたArまたはArの好ましい意味の1つを有し、
およびRは、互いに独立して、H、F、Br、Cl、−CN、−NC、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(O)NR00、−C(O)X、−C(O)R、−C(O)OR、−O−C(O)R、−NH、−NR00、−SH、−SR、−SOH、−SO、−OH、−NO、−CF、−SF、P−Sp−、または、1〜40個の炭素原子を有し、任意に置換されており、任意に1個または2個以上のヘテロ原子を含む、任意に置換されたシリル、カルビルまたはヒドロカルビルを表し、ここで1個または2個以上のC原子は、任意にヘテロ原子により置き換えられており、およびR、R00およびXは、式IIに定義の通りであり、および
gは1、2または3である、
から選択される。
特に好ましい式VIIのオリゴマー化合物は、以下の式:
式中、R、V、V、RおよびRは、式VIIに定義の通りであり、Zは、式VIIで与えられたZの意味の1つを有する、
から選択される。
特に好ましいのは、式I、II、III、IV、IVa〜IVe、V、VI、VIIおよびその従属式の繰り返し単位、モノマー、オリゴマーおよびポリマーであり、ここでAr、ArおよびArの1または2以上は、好ましくは電子供与特性を有するアリールまたはヘテロアリールを表し、これらは次の式からなる群から選択される:
式中、X11およびX12の一方はSであり、もう一方はSeであり、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17およびR18は、互いに独立してHを表すか、または本明細書中に定義されたRの意味の1つを有する。
特に好ましいのは、式I、II、III、IV、IVa〜IVe、V、VI、VIIおよびその従属式の繰り返し単位、モノマー、オリゴマーおよびポリマーであり、ここでArおよびAの1または2以上は、好ましくは電子受容特性を有するアリールまたはヘテロアリールを表し、これらは次の式からなる群から選択される:
式中、X11およびX12の一方はSであり、もう一方はSeであり、R11、R12、R13、R14およびR15は、互いに独立してHを表すか、または本明細書中に定義されたRの意味の1つを有する。
非常に好ましいのは、以下の好ましい態様のリストから選択される、式I、IA、II、III、IV、IVa〜IVe、IV1〜IV14、V、VI、VIIおよびその従属式の繰り返し単位、モノマー、オリゴマーおよびポリマーである:
−Yは≧0および≦1である、
−好ましくは全ての繰り返し単位において、b=d=1およびa=c=0、
−好ましくは全ての繰り返し単位において、a=b=c=d=1、
−好ましくは全ての繰り返し単位において、a=b=d=1およびc=0、
−好ましくは全ての繰り返し単位において、a=b=c=1およびd=0、
−好ましくは全ての繰り返し単位において、a=c=2、b=1およびd=0、
−好ましくは全ての繰り返し単位において、a=c=2およびb=d=1、
−nが少なくとも5、好ましくは少なくとも10、非常に好ましくは少なくとも50、および2,000まで、好ましくは500までである。
−Mが少なくとも5,000、好ましくは少なくとも8,000、非常に好ましくは少なくとも10,000、および好ましくは300,000まで、非常に好ましくは100,000までである、
−VおよびVが、Sである、
−VおよびVが、Seである、
−VおよびVが、0である、
−VおよびVが、Teである、
−VおよびVが、NRである、
−XおよびXが、CRである、
−XおよびXが、C=CRである、
−VおよびVがSであり、およびXおよびXがCRまたはC=CRである、
−RおよびRの一方がHであり、もう一方はHとは異なる、
−RおよびRが、Hとは異なる、
−RおよびRが、CNである、
−Rおよび/またはRが、互いに独立して、1〜30個のC原子を有する一級アルキル、3〜30個のC原子を有する二級アルキル、および4〜30個のC原子を有する三級アルキルからなる群から選択され、式中、これらの基すべてにおいて、1個または2個以上のH原子は任意にFによって置き換えられている、
−RおよびRが、アルキリデンのC原子と共に、1〜20個の、好ましくは1〜10個のC原子を有する環式基を形成し、これは非置換であるか、または1個もしくは2個以上のF原子により、または1もしくは2以上のC〜C10アルキル基により置換されている、
−Rおよび/またはRが互いに独立して、アリールおよびヘテロアリールからなる群から選択され、これらの各々は任意にフッ素化、アルキル化、またはアルコキシル化されており、かつ4〜30個の環原子を有する、
−Rおよび/またはRが互いに独立して、1〜30個のC原子を有する一級アルコキシまたはスルファニルアルキル、3〜30個のC原子を有する二級アルコキシまたはスルファニルアルキル、および4〜30個のC原子を有する三級アルコキシまたはスルファニルアルキル、からなる群から選択され、式中、これらの基すべてにおいて、1個または2個以上のH原子は任意にFによって置き換えられている、
−Rおよび/またはRが互いに独立して、アリールオキシ、ヘテロアリールオキシからなる群から選択され、これらの各々は任意にアルキル化またはアルコキシル化されており、4〜30個の環原子を有する、
−Rおよび/またはRが互いに独立して、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニルおよびアルキルカルボニルオキシからなる群から選択され、これらの全ては直鎖状または分枝状であり、任意にフッ素化され、および1〜30個のC原子を有する、
−RおよびR00が、HまたはC〜C40アルキルから選択される、
−RおよびRが、H、ハロゲン、−CHCl、−CHO、−CH=CH−、SiR’R’’R’’’、−SnR’R’’R’’’、−BR’R’’、−B(OR’)(OR’’)、−B(OH)、P−Sp、C〜C20−アルキル、C〜C20−アルコキシ、C〜C20−アルケニル、C〜C20−フルオロアルキルおよび任意に置換されたアリールまたはヘテロアリールから選択される、
−RおよびR10が、好ましくは互いに独立して、Cl、Br、I、O−トシラート、O−トリフラート、O−メシラート、O−ノナフラート、−SiMeF、−SiMeF、−O−SO、−B(OZ、−CZ=C(Z、−C≡CH、およびSn(Zからなる群から選択され、式中、Z1−4は、各々が任意に置換されているアルキルおよびアリールからなる群から選択され、および2つのZ基はまた、環式基を形成してもよく、非常に好ましくはBrである、
−RおよびRが、Hを表す、
−Rおよび/またはRが、Fを表す、
−eおよびfが、0である。
本発明のポリマーは、当業者に既知であり文献に記載されている方法に従って、またはこれと同様にして、合成することができる。他の合成方法は、実施例から得ることができる。例えばポリマーは、ヤマモトカップリング、スズキカップリング、Stilleカップリング、ソノガシラカップリング、HeckカップリングまたはBuchwaldカップリングなどのアリール−アリールカップリング反応により好適に調製することができる。スズキカップリングおよびヤマモトカップリングが特に好ましい。
ポリマーの繰り返し単位を形成するために重合されるモノマーは、当業者に知られている方法に従って調製することができる。
好ましくは、ポリマーは、本明細書中に記載の式VIのモノマーまたはその好ましい態様から調製される。
本発明の別の側面は、1または2以上の同一もしくは異なる式Iのモノマー単位または式VIのモノマーを、お互いに、および/または1または2以上のコモノマーと、重合反応において、好ましくはアリール−アリールカップリング反応においてカップリングすることにより、ポリマーを調製する方法である。
好適で好ましいコモノマーは、次の式から選択される:
−Ar−R10 C1
−A−R10 C2
式中、Arは、式IIにおける意味の1つ、または本明細書中で与えられた好ましい意味の1つを有し、Aは、式IIIにおける意味の1つ、または本明細書中で与えられた好ましい意味の1つを有し、RおよびR10は、Hとは異なる、式Vにおける意味の1つを有し、および好ましくは、例えば式Vで定義されたハロゲン、スタンニルおよびボロネート基などの反応性官能基を表す。
重合のための好ましい方法は、例えばWO 00/53656に記載のスズキ重合などのC−C−結合またはC−N−結合をもたらすもの、例えばT. Yamamoto et al., Prog. Polym. Sci., 1993, 17, 1153-1205またはWO 2004/022626 A1に記載のヤマモト重合、およびStilleカップリングなどである。例えば、ヤマモト重合により直鎖ポリマーを合成する場合、二つの反応性ハライド基RおよびR10を有する上記のようなモノマーを用いることが好ましい。スズキ重合により直鎖ポリマーを合成する場合、少なくとも1つの反応性基RまたはR10がボロン酸またはボロン酸誘導体基である上記のモノマーが、好ましくは用いられる。
スズキ重合は、ホモポリマー、ならびに統計、交互、およびブロックランダムコポリマーを調製するために使用されてもよい。統計またはブロックコポリマーは、例えば、反応基RおよびR10の1つがハロゲンであり、他方の反応基がボロン酸またはボロン酸誘導体基である上記式Vのモノマーから調製することができる。統計、交互およびブロックコポリマーの合成は、例えばWO 03/048225 A2またはWO 2005/014688 A2に詳細に記載されている。
スズキ重合は、Pd(0)錯体またはPd(II)塩を用いる。好ましいPd(0)錯体は、例えばPd(PhP)などの、少なくとも1つのホスフィンリガンドを有するものである。別の好ましいホスフィンリガンドは、トリス(オルト−トリル)ホスフィン、すなわちPd(o−Tol)である。好ましいPd(II)塩には、酢酸パラジウム、すなわちPd(OAc)が挙げられる。スズキ重合は、例えば炭酸ナトリウム、リン酸カリウムなどの塩基、または炭酸テトラエチルアンモニウムなどの有機塩基の存在下で行われる。ヤマモト重合は、例えばビス(1,5−シクロオクタジエニル)ニッケル(0)などのNi(0)錯体を用いる。
上述したように、ハロゲンの代替として、式−O−SOの脱離基(式中、Zは上記の通りである)を用いることができる。かかる脱離基の特定の例としては、トシラート、メシラートおよびトリフラートである。
式I、II、III、IV、V、およびVIの繰り返し単位、モノマー、およびポリマーの特に好適で好ましい合成方法は、以下に示される合成スキームに示されており、ここで、R、R、R、R、およびnは、式I、II、IVおよびIV5に定義の通りであり、Rはアリールまたはアルキル基である。
本発明のジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン単位を導く、2つの好ましい合成経路が存在する。両方の経路は、スキーム1に示すように、2−官能化チエノ[3,2−b]チオフェンとジエチル2,5−ジブロモテレフタラート(2)のクロスカップリングを介して合成された、共通の中間体3を通る。経路Aでは、テレフタラート3をハロゲン化アルキルアリールリチウムまたはアルキルアリールマグネシウムで処理して、ジオール5を得、これを続いて酸で処理して二重閉環し、直接四置換誘導体を得る。
第2のアプローチである経路Bにおいて(スキーム2に示すように)、ジエステル3をテレフタル酸(7)に加水分解し、これを塩化オキサリルまたは塩化チオニルと反応させることによって、対応する二塩化テレフタロイルに変換する。次に二塩化テレフタロイルをキノン形態8に二重閉環し、次いで非置換のコア構造9に還元する。
ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン9は、塩基性条件下でハロゲン化アルキルによりテトラ−アルキル化することができる。これはまた、9をアルデヒドまたはケトンと反応させることにより、アルキリデン基を用いて可溶化することができる。
テトラ−アルキルおよびジ−アルキリデン誘導体10および11の好ましい官能化により、スキーム3に示すように2種類のモノマーがもたらされる。これらの官能化反応は一般的に、限定はされないが、例えば、N−ブロモスクシンイミドまたは臭素元素による臭素化、または有機リチウム試薬によるリチウム化と、続いてアルキルボロン酸エステルとの反応によりジボロン酸およびエステルを得ること、または塩化トリアルキルスタニルとの反応によりジスタナン(distannanes)を得ることを意味する。
好ましい2種類の重合反応、すなわちスズキおよびStille重縮合を、スキーム4に示す。
本明細書中に記載された、モノマーおよびポリマーを調製する新規な方法は、本発明の別の側面である。
本発明のオリゴマーおよびポリマーはまた、例えば単量体化合物と共に、または電荷輸送、半導電性、電気伝導性、光伝導性、および/または発光半導電特性を有する他のポリマーと共に、または例えばOLEDデバイス内の中間層または電荷遮断層として用いるための正孔遮断もしくは電子遮断特性を有するポリマーと共に、混合物またはポリマーブレンドにおいて用いることもできる。したがって、本発明の別の側面は、本発明の1または2以上のポリマーおよび、1または2以上の上述の特性を有する1または2以上のさらなるポリマーとを含む、ポリマーブレンドに関する。これらのブレンドは、先行技術に記載され当業者に知られている従来の方法によって調製することができる。典型的には、ポリマーは互いに混合されるか、または適切な溶媒に溶解してその溶液を混合する。
本発明の別の側面は、本明細書中に記載されたオリゴマー、ポリマー、混合物またはポリマーブレンドと、1または2以上の有機溶媒とを含む、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、エーテルおよびそれらの混合物である。使用することができる追加の溶媒としては、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−異性体の混合物が挙げられる。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は、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は、例えばキシレンおよびトルエンなどのアルキル化ベンゼンが好ましい。
特に好ましい溶媒の例としては、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、安息香酸メチル、安息香酸エチル、メシチレン、および/またはそれらの混合物を含む。
溶液中のオリゴマーまたはポリマーの濃度は、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。任意に、溶液はまた、例えばWO 2005/055248 A1に記載のように、レオロジー特性を調整するために1または2以上の結合剤を含む。
適切な混合および熟成の後に、溶液を次のカテゴリー:完全な溶液、境界的な溶液、または不溶性、の1つとして評価する。等値線を引いて、溶解性と不溶性とを分割する溶解度パラメーター/水素結合限界の概要を示す。溶解性領域内にある「完全な」溶媒は、例えば"Crowley, J.D., Teague, G.S. Jr and Lowe, J.W. Jr., Journal of Paint Technology, 1966, 38( 496), 296"に公表されているような、文献の値から選択することができる。また溶媒ブレンドを使用してもよく、"Solvents, W.H. Ellis, Federation of Societies for Coatings Technology, p9-10, 1986"に記載されているように同定することができる。かかる手順により、本発明の両方のポリマーを溶解する「非」溶媒のブレンドがもたらされ得るが、しかし少なくとも1種の真溶媒をブレンド中に有するのが望ましい。
本発明のオリゴマーおよびポリマーはまた、本明細書中に記載されているように、デバイス内でパターン化されたOSC層に使用することができる。現代のマイクロエレクトロニクスにおける用途では、小さな構造またはパターンを生成して、コストを低減し(より多くのデバイス/単位面積)、電力消費を低減することが一般に望ましい。本発明のポリマーを含む薄層のパターニングは、例えばフォトリソグラフィー、電子ビームリソグラフィーまたはレーザーパターニングによって行うことができる。
電子または電気光学デバイスにおける薄層としての使用について、本発明の化合物、ポリマー、ポリマーブレンドまたは配合物は、任意の好適な方法により沈着することができる。デバイスの液体コーティングは、真空蒸着手法よりも望ましい。溶液沈着法は特に好ましい。本発明の配合物によって、多数の液体コーティング手法の使用が可能になる。好ましい沈着手法としては、限定はされないが、以下を含む: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、ノズル印刷、レタープレス印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、ドクターブレードコーティング、ローラー印刷、リバースローラー印刷(reverse-roller printing)、オフセットリソグラフィー印刷、ドライ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、浸漬コーティング、カーテンコーティング、ブラシコーティング、スロットダイコーティング、またはパッド印刷。
インクジェット印刷は、高解像度の層およびデバイスの調製が必要な場合に特に好ましい。本発明の選択された配合物を、あらかじめ製作したデバイス基板にインクジェット印刷または微細塗布(microdispensing)によって適用してもよい。好ましくは、工業用の圧電性印字ヘッド、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によって供給されているものを使用して、有機半導体層を基板に適用してもよい。さらに、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によって生産された準工業用ヘッド、または、例えばMicrodropおよびMicrofabによって製造された単一ノズルマイクロディスペンサー(microdispenser)を使用してもよい。
インクジェット印刷または微細塗布によって適用するためには、化合物またはポリマーを、初め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も有してはならない。さらに溶媒は、印字ヘッドの内側で乾燥する溶液によって引き起こされる操作性の問題を防止するために、>100℃、好ましくは>140℃、およびより好ましくは>150℃の沸点を有するべきである。上述の溶媒以外に、好適な溶媒としては、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。
本発明のオリゴマーまたはポリマーをインクジェット印刷によって沈着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するベンゼン誘導体を含み、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は、少なくとも3である。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、溶媒をオリゴマーまたはポリマーと共に含み、噴霧の間のノズルの目詰まりおよび構成成分の分離を低減するかまたは防止するインクジェット流体を生成することが可能になる。溶媒(単数または複数)は、例示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、イソズレン、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ってもよく、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、沈着した層中のフィルム生成が増強され、層中の欠陥が低減される。
(溶媒、結合剤および半導体化合物の混合物である)インクジェット流体は、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。
本発明のポリマーブレンドおよび配合物は、さらに、1種または2種以上のさらなる構成成分または添加物を含むことができ、これらは例えば以下:界面活性化合物、潤滑剤、湿潤剤、分散剤、疎水剤、接着剤、流動性向上剤、消泡剤、脱気剤、反応性または非反応性であってよい希釈剤、助剤、着色剤、染料または色素、感光剤、安定剤、ナノ粒子、または阻害剤、から選択される。
本発明のオリゴマーおよびポリマーは、光学的、電気光学的、電子的、エレクトロルミネッセンスまたはフォトルミネッセンス部品またはデバイスにおける電荷輸送、半導電性、電気的伝導性、光伝導性または発光材料として有用である。これらのデバイスにおいて、本発明のポリマーは、典型的には薄層またはフィルムとして適用される。
したがって本発明はまた、半導体オリゴマー、ポリマー、ポリマーブレンド、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、様々なデバイスおよび装置において高い移動度の半導体材料として使用してもよい。当該配合物を、例えば半導体層またはフィルムの形態において使用してもよい。したがって、別の側面において、本発明は、電子デバイスにおいて使用するための半導体層を提供し、当該層は、本発明のオリゴマー、ポリマー、ポリマーブレンド、配合物を含む。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、約1ミクロン未満の厚さであり得る。層を、例えば電子デバイスの一部の上に、前述の溶液コーティングまたは印刷手法のいずれによっても沈着させてもよい。
本発明はさらに、本発明のオリゴマー、ポリマー、ポリマーブレンド、配合物または有機半導体層を含む、電子デバイスを提供する。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、導電性基板および導電性パターンである。
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な半導体チャネルは、本発明の層を含んでもよい。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もよい。
OPVデバイスにおいて使用するために、本発明のオリゴマーまたはポリマーを、好ましくは光活性層として用いる。これは、p型(電子供与体)半導体およびn型(電子受容体)半導体を含むかまたは含有し、より好ましくは本質的にそれからなり、とても好ましくは専らそれからなる配合物中における使用を意味する。p型半導体は、本発明の化合物、好ましくはポリマーによって構成される。n型半導体は、例えば酸化亜鉛もしくはセレン化カドミウムなどの無機物質、または、例えばフラーレン誘導体などの有機物質、例えばG. Yu, J. Gao, J.C. Hummelen, F. Wudl, A.J. Heeger, Science 1995, 270, 1789 ffに開示されているように「PCBM」もしくは「C60PCBM」として知られており、以下に示す構造を有するフラーレン誘導体、例えば(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、もしくは例えばC70フラーレン基を有する構造的に同様の化合物(C70PCBM)、もしくはポリマー(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。
本発明のポリマーと、C60もしくはC70フラーレンまたはC60PCBMもしくはC70PCBMなどの修飾フラーレンとのブレンドまたは混合物は、OPVデバイスのための配合物において用いる好適な材料の組み合わせである。好ましくは、ポリマー:フラーレンの比率は、重量によって5:1〜1:5、より好ましくは重量によって1:1〜1:3、最も好ましくは重量によって1:1〜1:2である。高分子結合剤もまた、5〜95重量%で含めてもよい。結合剤の例としては、ポリスチレン(PS)、ポリプロピレン(PP)およびポリメチルメタクリレート(PMMA)が挙げられる。
BHJ OPVデバイスにおいて薄層を作製するために、本発明のオリゴマー、ポリマー、ポリマーブレンド、または配合物を、任意の好適な方法により沈着してよい。デバイスの液体コーティングは、真空蒸着手法より望ましい。溶液沈着法は特に好ましい。本発明の配合物は、多くの液体コーティング手法の使用を可能にする。好ましい沈着手法としては、限定はされないが、以下を含む: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、ノズル印刷、レタープレス印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、ドクターブレードコーティング、ローラー印刷、リバースローラー印刷、オフセットリソグラフィー印刷、ドライ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、浸漬コーティング、カーテンコーティング、ブラシコーティング、スロットダイコーティング、またはパッド印刷。OPVデバイスおよびモジュールの製造のために、フレキシブルな基板に適合する領域印刷法が好ましく、例えばスロットダイコーティング、スプレーコーティングなどである。
本発明のポリマーと、C60もしくはC70フラーレンまたはPCBMなどの修飾フラーレンとのブレンドまたは混合物を含有する、好適な溶液または配合物を調製しなければならない。配合物の調製において、好適な溶媒を選択して、p型およびn型の両方の構成成分の完全な溶解を確実にし、選択した印刷法によって導入される境界条件(例えば、レオロジー特性)を考慮に入れるようにしなければならない。
有機溶媒は、この目的のために一般に使用される。典型的な溶媒は芳香族溶媒、ハロゲン化溶媒または塩素化芳香族溶媒などの塩素化溶媒とすることができる。例としては、限定はされないが、クロロベンゼン、1,2−ジクロロベンゼン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、ジクロロメタン、四塩化炭素、トルエン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、アニソール、モルホリン、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、安息香酸メチル、安息香酸エチル、メシチレン、およびこれらの組み合わせが挙げられる。
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ることができる(例えばWaldauf et al., Appl. Phys. Lett., 2006, 89, 233517参照)。
本発明の第1の好ましいOPVデバイスは、以下の層を含む(底部から最上部への順序において):
− 任意に、基板、
− 好ましくは例えばITOなどの金属酸化物を含み、アノードとして作用する、高い仕事関数の電極、
− 任意の導電性ポリマー層または正孔輸送層であって、好ましくは有機ポリマーまたは例えば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))またはTBD(N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’ビフェニルー4,4’−ジアミン)またはNBD(N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(1−ナフチルフェニル)−1,1’ビフェニルー4,4’−ジアミン)などのポリマーブレンドを含むもの:
− p型およびn型有機半導体を含む、「活性層」とも称される層であって、例えばp型/n型二重層として、もしくは別個のp型層およびn型層として、またはp型およびn型半導体のブレンドとして存在し得て、BHJを形成するもの、
− 任意の、例えばLiFを含む電子輸送特性を有する層、
− 好ましくは例えばアルミニウムなどの金属を含み、カソードとして作用する、低い仕事関数の電極、
ここで電極の少なくとも一方、好ましくはアノードは、可視光線に対して透明であり、および
ここで、p型半導体は、本発明のポリマーである。
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、以下の層を含む(底部から最上部への順序において):
− 任意に、基板、
− 例えばITOを含み、カソードとして作用する、高い仕事関数の金属または酸化金属電極、
− 正孔遮断特性を有し、好ましくは例えばTiOまたはZnなどの金属酸化物を含む層、
− p型およびn型有機半導体を含み、電極間に位置する活性層であって、例えばp型/n型二重層として、もしくは別個のp型層およびn型層として、またはブレンドもしくはp型およびn型半導体として存在し得て、BHJを形成するもの、
− 好ましくは有機ポリマーまたは例えばPEDOT:PSSまたはTBDまたはNBDなどのポリマーブレンドを含む、任意の導電性ポリマー層または正孔輸送層:
− 好ましくは銀などの金属を含み、アノードとして作用する、高い仕事関数の電極、
ここで、電極の少なくとも一方、好ましくはカソードは、可視光線に対して透明であり、および
ここで、p型半導体は、本発明のポリマーである。
本発明のOPVデバイスにおいて、p型およびn型半導体材料は、好ましくは、上に記載したように、例えばポリマー/フラーレン系などの材料から選択される。
活性層が基板上に沈着されると、ナノスケールレベルで相分離するBHJが形成される。ナノスケール相分離についての議論は、Dennler et al, Proceedings of the IEEE, 2005, 93 (8), 1429 or Hoppe et al, Adv. Func. Mater, 2004, 14(10), 1005を参照。次いで任意の焼きなましステップが、ブレンド形態を、したがってOPVデバイス性能を最適化するために必要であり得る。
デバイス性能を最適化する別の方法は、正しい方法で相分離を促進するための高沸点添加剤を含むことができる、OPV(BHJ)デバイスを製造するための配合物を調製することである。1,8−オクタンジチオール、1,8−ジヨードオクタン、ニトロベンゼン、クロロナフタレン、およびその他の添加剤は、高効率の太陽電池を得るために使用されてきた。例はJ. Peet, et al, Nat. Mater., 2007, 6, 497またはFrechet et al. J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 7595-7597に開示されている。
本発明のオリゴマー、ポリマー、配合物および層はまた、OFETにおいて半導体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体チャネルを含み、ここで有機半導体チャネルが本発明のオリゴマー、ポリマー、ポリマーブレンド、配合物または有機半導体層を含む、OFETを提供する。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。例えば本発明の化合物の溶解特性およびしたがって大きな表面の加工可能性を用いる低コスト生産などの利点により、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層および半導体層を、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に接触しており、ソース電極およびドレイン電極が共に半導体層に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む:
− ソース電極、
− ドレイン電極、
− ゲート電極、
− 半導体層、
− 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のオリゴマー、ポリマー、ポリマーブレンド、または配合物を含む。
OFETデバイスは、最上部のゲートデバイスまたは底部の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、例えばUS 2007/0102696 A1などの文献に記載されている。
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、ワイヤーバーコーティング、スプレー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)を含む配合物から沈着させる。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No.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、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、No.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、とても好ましくは1.8〜4.0の低い誘電率(または誘電定数)を有する有機誘電材料(「低k材料」)である。
セキュリティ用途において、本発明の半導体材料を有する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、有価証券(例えば紙幣、クレジットカードまたはIDカード、国家のID書類、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)を本物であると認証し偽造を防止するための、RFIDタグまたはセキュリティマーキングのために使用することができる。
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アクティブディスプレイ材料として、または例えば液晶ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイのバックライトとして使用することができる。一般的なOLEDは、多層構造を用いて実現される。発光層は、一般的に1つまたは2つ以上の電子輸送および/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つ以上において、および/または発光層において使用してもよい。さらに、それらの発光層内での使用は、本発明の化合物、材料およびフィルムがそれら自体エレクトロルミネッセント特性を示すか、またはエレクトロルミネッセント基もしくは化合物を含む場合には、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Mueller et al, Synth. Metals, 2000, 111-112, 31-34, Alcala, J. Appl. Phys., 2000, 88, 7124-7128およびその中で引用された文献を参照。
他の使用において、本発明の材料、特にフォトルミネッ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, 1998, 279, 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ける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の結果として、高度に非局在化された、高い伝導性のイオン形態の生成がもたらされる。これは、共通の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を用いてレドックス反応において処理して、材料における非局在化したイオン性中心部を形成することを意味し、ここで対応する対イオンは、適用されたドーパントから誘導される。好適なドーピング方法は以下を含む:例えば大気圧における、または減圧でのドーピング蒸気への曝露、ドーパントを含む溶液中での電気化学的ドーピング、ドーパントを熱的に拡散させるべき半導体材料と接触させること、および半導体材料中へのドーパントのイオン注入。
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(ここで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。
本発明のオリゴマーおよびポリマーの伝導性形態を、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、印刷された伝導性基板、例えば印刷回路板およびコンデンサなどの、電子的用途における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、有機「金属」として使用することができる。
本発明のオリゴマーおよびポリマーおよび配合物はまた、例えばKoller et al., Nat. Photonics, 2008, 2, 684に記載されているように、有機プラズモン放射ダイオード(OPED)において使用するのにも好適であり得る。
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、LCDまたはOLEDデバイスにおける整列層において、または整列層として単独で、または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を増大させることができる。LCDにおいて使用する場合には、この増大した電気伝導率によって、切換可能なLCDセルにおける不都合な残留dc効果を低減させ、画像スティッキングを抑制し、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留電荷を低減させることができる。整列層上に提供された発光材料を含むOLEDデバイスにおいて使用する場合には、この増大した電気伝導性によって、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、上に記載したように配向した異方性フィルムを生成することができ、それは特に、前記異方性フィルム上に提供される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有用である。本発明の材料をまた、US 2003/0021913 A1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異性体化可能な(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基を有する)またはイオン的にドープされた形態を、DNA配列を検出し識別するための化学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 and 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 and A. J. Heeger, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 49;N. DiCesare, M. R. Pinot, K. S. Schanze and 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。
文脈が他のことを明確に示さない限り、本明細書中で使用する用語の複数形は、本明細書中で単数形を含み、逆もまた同様であると解釈するべきである。
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)」の語ならびに当該語の変化形、例えば「含む(comprising)」および「含む(comprises)」は、「含むがそれらには限定されない」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)。
別の規定がない限り、本明細書中で百分率は重量パーセントであり、温度は摂氏温度(℃)で示す。
本発明の前記の態様に対する変更を、依然として本発明の範囲内としながら行うことができることが認識されるであろう。本明細書中に開示した各特徴は、他に述べない限り、同一であるか、等価であるか、または同様の目的の作用を奏する代替の特徴によって置き換えられ得る。したがって、他に述べない限り、各々の開示した特徴は、総括的な一連の等価であるかまたは同様の特徴の1つの例であるに過ぎない。
本明細書中に開示した特徴のすべてを、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してもよい。同様に、本質的で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く)使用してもよい。
本発明を、ここで以下の例への参照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
ジエチル2,5−ジ(チエノ[3,2−b]チオフェン−2−イル)テレフタラート
無水THF(150cm)中のチエノ[3,2−b]チオフェン(17.529g、125.00mmol)の溶液に、−78℃にてn−BuLi(50.0cm、125.00mmol)を20分かけて添加した。混合物を冷却しながら1時間撹拌し、乳白色の懸濁液を得た。フラスコを冷却浴から引き上げ、冷却せずに30分撹拌し、次に再度−78℃に冷却した。塩化トリブチルスズ(35.3cm、125.00mmol)を一度に溶液に注入し、混合物を冷却浴で16時間、次に22℃で1時間撹拌して、白色の懸濁液を得た。
ジエチル2,5−ジブロモ−テレフタラート(19.00g、50.00mmol)の固体、Pd(PPhCl(1.0g、1.42mmol、2.84mol%)および無水DMF(50.0cm)を順次添加し、混合物を沸騰まで0.5時間加熱した。蒸留ヘッドをフラスコに取り付け、100cmの溶媒を蒸留により除去した。次いで、残留物を還流でさらに20時間撹拌した。混合物を真空下で蒸発させて、固体が砕け始めるまで低沸点の溶媒を除去した。メタノール(200cm)を残留物に加え、沈殿物を吸引濾過により濾別して、黄緑色の結晶固体を得た。固体を熱クロロホルム(250cm)に溶解し、次に短いシリカプラグ(15cm)を通して濾過し、クロロホルムで洗浄した。濾液をほぼ乾燥するまで濃縮し、固体をメタノールにより粉砕し、次に吸引濾過し、生成物を明るい黄色の結晶として得た(19.40g、78%)。
5,5,11,11−テトラキス(4−オクチルフェニル)−ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]−ジチオフェン
乾燥THF(20.0cm)中の1−ブロモ−4−オクチルベンゼン(3.733g、12.48mmol)の溶液に、−78℃でn−BuLi(5.0cm、12.5mmol)を添加した。混合物を−78℃で2時間撹拌し、淡黄色の透明な溶液を得た。固体のジエチル2,5−ジ(チエノ[3,2−b]チオフェン−2−イル)テレフタラート(3)(1.30g、2.60mmol)を一度に加え、混合物(黄色の懸濁液)を−78℃で20分撹拌した。冷却浴を取り除き、混合物を22℃で50時間撹拌して、深い黄色の透明な溶液を得た。飽和塩化アンモニウム溶液(50cm)を加え、混合物を15分撹拌した。オレンジ色の油状物をジエチルエーテル中に取った(2×50cm)。溶媒を、黄色の固体が粉砕し始めるまで濃縮した。メタノール(50cm)を残留物に加え、沈殿物を吸引濾過により収集し、メタノールで洗浄した。
固体を、乾燥DCM(50cm)に溶解し、BFエーテラート(1.0cm、8.10mmol)を加えた。青色透明溶液を22℃で1時間撹拌し、続いてメタノール(150cm)を添加した。黄色の沈殿物を吸引濾別し、メタノールで洗浄した。固体をさらにシリカ上のフラッシュカラムクロマトグラフィー(9:1の石油エーテル40〜60:クロロホルム)で精製して、生成物を明るい黄色の固体(1.06g、36%)として得た。
3,9−ジブロモ−5,5,11,11−テトラキス(4−オクチルフェニル)−ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン(モノマー1)
クロロホルム(30cm)中の5,5,11,11−テトラキス(4−オクチルフェニル)−ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン(1.055g、0.93mmol)の溶液に、酢酸(10cm)を加え、続いてNBC(0.369g、2.05mmol)を一度に加えた。混合物を22℃で2時間撹拌して、深い黄色の懸濁液を得た。メタノール(50cm)を添加し、黄色の固体を吸引濾別し、メタノールで洗浄した。固体を9:1の温いシクロヘキサン−クロロホルムに溶解し、溶液をシリカ上でフラッシュカラムし、同じ溶媒で溶出して、生成物を明るい黄色の固体として得た(0.79g、66%)。固体はさらにクロロホルム−エタノールからの再結晶化により精製した。
例2
5,5,11,11−テトラキス(4−ドデシルフェニル)−ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン
4−オクチルフェニル類似体の合成と同様の様式で、表題化合物を41%の収率で淡黄色の個体として得た。化合物を、シリカ上のカラムクロマトグラフィにより、温シクロヘキサンを溶出液として用いて精製した。
3,9−ジブロモ−5,5,11,11−テトラキス(4−ドデシルフェニル)−ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン(モノマー2)
モノマー1の合成と同様にして、5,5,11,11−テトラキス(4−ドデシルフェニル)−ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェンをNBSで臭素化して、モノマー2を明るい黄色固体として83%の収率で得た。このモノマーの精製には、5%のクロロホルムを含有する温シクロヘキサンを溶出液として用いる、シリカ上のフラッシュクロマトグラフィと、続くシクロヘキサンからの再結晶化を含む。
例3
ポリマーP1
シュレンク管に、9,10−ジオクチル−2,7−フェナントリレン−ビス(1,3,2−ジオキサボロラン)(271.183mg、0.50mmol)、3,9−ジブロモ−5,5,11,11−テトラキス(4−オクチルフェニル)−ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン(モノマー1)(644.792mg、0.50mmol)およびリン酸カリウム一水和物(0.518mg、2.25mmol)を入れた。この密閉管に、トルエン(5.0cm)、1,4−ジオキサン(5.0cm)、およびHPLC−水(5.0cm)も添加した。次に濃厚な懸濁液を1時間脱気した(撹拌、Nのバブリング)。一方、触媒の原液を、Pd(dba)(14.2mg、0.025mmol)、トリ−o−トリル−ホスファン(30.4mg、0.1mmol)を無水1,4−ジオキサン(2.5cm)に溶解することによって調製し、60分間脱気した。
脱気した触媒溶液(1.0cm)を、プラスチックシリンジを介して第1のシュレンク管に添加した。次いで、反応混合物を油浴に入れ、110℃に加熱し、激しく2時間、120℃で1時間および140℃でさらに1時間撹拌した。反応混合物を自然に冷却させ、続いてメタノール(150cm)中に注ぎ入れ、黄色固体を濾別して、水とメタノールで洗浄した。黄色の固体ポリマーは、アセトン、石油エーテル40〜60、およびクロロホルムを順次用いるソックスレー抽出により精製し、最終的にはクロロベンゼンに溶解した。アセトンと石油抽出物を廃棄した。クロロホルム抽出物を小容量まで濃縮し、メタノールから再沈殿させて、ポリマーP1の最初のバッチを、高真空下での乾燥後に黄色固体(0.398g)として得た。分子量はGPC(1,2,4−トリクロロベンゼン、140℃)により決定し、M=48,500g/mol、Pd=2.69であった。メタノールから再沈殿した後のクロロベンゼン抽出物は、ポリマーP1の第2のバッチを黄色固体として生じさせた(0.354g)。このバッチの分子量はGPC(1,2,4−トリクロロベンゼン、140℃)により決定し、M=135,500g/mol、Pd=2.22であった。これら2つのバッチの固体を合わせた収率は98%であった。
合成されたモノマーおよびポリマーのさらなる例を、次の表1に要約する。
GPC測定は、ポリスチレンを標準として、a)1,2,4−トリクロロベンゼン(140℃);b)クロロベンゼン(50℃)を溶媒として用いて行った。
例4
3,9−ジブロモ−5,5,11,11−テトラキス(4−ヘキサデシルフェニル)−ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン(モノマー3)
モノマー1および2の合成と同様にして、1−ブロモ−ヘキサデシルベンゼン(11.59g、30mmol)を、乾燥THF(300cm)中のn−BuLi(12cm、30mmol)を用いて−35℃でリチウム化した。リチウム化中間体を、ジエチル2,5−ジ(チエノ[3,2−b]チオフェン−2−イル)テレフタラート(3.00g、6.02mmol)と反応させた。得られた粗ジオール中間体を、ジクロロメタン(150cm)中のp−トルエンスルホン酸一水和物(2.0g、10.51mmol)で閉環して、粗の閉環生成物を深い黄色の固体として得た。固体は、シクロヘキサン溶出のシリカ上のフラッシュカラムクロマトグラフィにより精製して、生成物:5,5,11,11−テトラキス(4−ヘキサデシルフェニル)−ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェンを、鮮黄色の固体として得た(6.28g、65%)。
固体(5.39g、3.37mmol)を、クロロホルム(300cm)と酢酸(60cm)の溶媒混合物中のNBS(1.33g、7.24mmol)を用いて、35℃で1時間撹拌することにより臭素化した。粗生成物をシクロヘキサン溶出のシリカ上のカラムクロマトグラフィ、続いてシクロヘキサン石油エーテル(80〜100℃)からの再結晶化により精製して、3,9−ジブロモ−5,5,11,11−テトラキス(4−ヘキサデシルフェニル)−ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン(モノマー3)を、明るい黄色の固体として得た(5.58g、95%)。
例5
ポリマーP2
シュレンク管に、モノマー3(434.6mg、0.25mmol)、4,7−ビス−(4,4,5,5−テトラメチル−[1,3,2]ジオキサボロラン−2−イル)−ベンゾ[1,2,5]チアジアゾール(97.0mg、0.25mmol)、Pd(dba)(2.8mg、1.24mol%)、トリ−o−トリル−ホスフィン(6.1mg、8.00mol%)、Aliquat 336(0.010g)、トルエン(5cm)および炭酸ナトリウム(水中2M)(1.0cm、2.00mmol)を入れた。この混合物を、22℃で60分間のNのバブリングにより脱気した。反応混合物を予め加熱した油浴に入れ、120℃で20時間撹拌して、濃紺の混合物を得た。混合物を10分間自然冷却し、ブロモベンゼン(0.050cm、0.47mmol)を添加した。混合物を50分間加熱攪拌し、再び10分間冷却した。 4−エチルフェニルボロン酸(0.100g、0.67mmol)溶液(0.5cmのジオキサン中)を添加し、バイアルを下げて油浴内に入れ、さらに50分間撹拌した。
この混合物を22℃まで冷却し、撹拌メタノール中(200cm)に沈殿させた。暗青色の繊維状の沈殿物を吸引濾過によって収集し、メタノール、水、ついでアセトンで洗浄した。粗ポリマーは、アセトン、石油エーテル(40〜60℃)、シクロヘキサンでソックスレー抽出し、次にクロロホルムに溶解した。クロロホルム抽出物を小容量まで濃縮し、メタノールから沈殿させて、真空オーブン中で乾燥した後、ポリマーP2の暗青色の固体を0.232g(54%)の収量で得た。分子量はGPC(1,2,4−トリクロロベンゼン、140℃)により決定し、M=68,400g/mol、Pd=1.70であった。
例6
ポリマーP3
ポリマーP1の合成と同様にして、モノマー2(2.2710g、1.50mmol)および9,10−ジオクチル−2,7−フェナントリレン−ビス(1,3,2−ジオキサボロラン)(0.8135g、1.50mmol)を、HPLC水(15cm)、リン酸カリウム一水和物(1.554g、6.75mmol)、Pd(dba)(17.0mg、0.02mmol)およびトリ−o−トリルホスフィン(36.5mg、0.12mmol)を含有するトルエン(15cm)と1,4−ジオキサン(15cm)の溶媒混合物中で重合した。重合の終わりに、ポリマーを、ブロモベンゼン(0.l0cm)およびフェニルボロン酸(0.14g)と順番にそれぞれ1時間、110℃で反応させることにより、末端キャップした。メタノールから沈殿した深い黄色のポリマー固体を、アセトン、石油エーテル(40〜60℃)、シクロヘキサンによる逐次ソックスレー抽出により精製し、最後にクロロベンゼンに溶解し、メタノールから沈殿させた。ポリマーP3の収率は、2.38g(90%)であった。分子量はGPC(1,2,4−トリクロロベンゼン、140℃)により決定し、M=57,000g/mol、Pd=2.51であった。
例7
ポリマーP4
ポリマーP3の合成と同様にして、モノマー3(0.6954g、0.40mmol)および9,10−ジオクチル−2,7−フェナントリレン−ビス(1,3,2−ジオキサボロラン)(0.2169g、0.40mmol)を、水(5cm)、リン酸カリウム一水和物(0.415g、1.8mmol)、Pd(dba)(4.5mg、1.20mol%)およびトリ−o−トリルホスフィン(9.7mg、8.0mol%)を含有するトルエン(5cm)と1,4−ジオキサン(5cm)の溶媒混合物中で共重合した。ポリマーを、ブロモベンゼン(0.05cm)およびフェニルボロン酸(0.10g)と順番にそれぞれ1時間、110℃で反応させることにより、末端キャップした。メタノールから沈殿した深い黄色のポリマー固体を、アセトン、石油エーテル(40〜60℃)による逐次ソックスレー抽出により精製し、最後にクロロホルムに溶解し、メタノールから沈殿させた。ポリマーP4の収率は、0.76g(96%)であった。分子量はGPC(1,2,4−トリクロロベンゼン、140℃)により決定し、M=49,200g/mol、Pd=2.96であった。
例8
ポリマーP5
シュレンク管に、モノマー3(434.6mg;0.25mmol)、4,4’−ビス(トリメチルスタンニル)−2,2’−ビチオフェン(123.0mg;0.25mmol)、Pd(dba)(2.8mg;1.59mol%)、トリ−o−トリルホスフィン(6.1mg;8.02mol%)、トルエン、無水(4.0cm)およびDMF(1.0cm)を入れた。混合物を、1時間のNのバブリングにより脱気し、次に110℃で0.5時間撹拌して、赤色粘性の溶液を得た。バイアルを5分間自然に冷却し、ブロモベンゼン(0.05cm;0.47mmol)を添加した。混合物を110℃でさらに30分間攪拌し、次いでフェニルトリブチルスズ(0.20cm;0.61mmol)を加えた。混合物を110℃でさらに50分間攪拌した。
粘性溶液を熱い間にトルエン5mlで希釈し、次に室温まで冷却し、撹拌メタノール(200ml)中に沈殿させた。バラ色がかった赤色の可塑性固体を吸引濾過により回収し、メタノールおよびアセトンで洗浄した。固体ポリマーを、アセトン、石油エーテル(40〜60℃)による順次ソックスレー抽出により精製し、最後にクロロホルムに溶解し、メタノールから沈殿させた。ポリマーP5の収量は、0.375g(86%)であった。分子量はGPC(1,2,4−トリクロロベンゼン、140℃)により決定し、M=134,100g/mol、Pd=2.59であった。
例9
ポリマーP6
ポリマーP5の合成と同様にして、モノマー2(0.7570g、0.50mmol)を、乾燥トルエン(9.0cm)およびDMF(1.0cm)中の2,5−ビス(トリメチルスタンニル)チエノ[3,2−b]チオフェン(0.2329g、0.50mmol)と、Pd(PPh)Cl(11.5mg、0.02mmol)の存在下で共重合させた。反応混合物を脱気し、100℃で15分撹拌し、次に2−ヨードチオフェンで末端キャップした。メタノールから沈殿したポリマー固体を次に、アセトン、石油エーテル(40〜60℃)、シクロヘキサンを用いたソックスレー抽出により精製し、最後にクロロホルムに溶解し、沈殿させて、ポリマーP6を濃赤色の繊維状物として得た。収量は0.71g(95%)であり、分子量はGPC(クロロベンゼン、50℃)により決定して、M=62,800g/mol、Pd=2.61であった。
例10
ポリマーP7
ポリマーP6の合成と同様にして、モノマー2(0.7570g、0.50mmol)を、乾燥トルエン(10.0cm)中の4,4’−ビス(トリメチルスタンニル)−2,2’−ビチオフェン(0.2459g、0.50mmol)と、Pd(PPh)Cl(11.5mg、0.02mmol)の存在下で共重合させた。反応混合物を脱気し、100℃で2時間撹拌し、次に2−ヨードチオフェンで末端キャップした。粗ポリマー固体をメタノールから沈殿させ、次に、アセトン、石油エーテル(40〜60℃)を用いたソックスレー抽出により精製し、最後にクロロホルムに溶解し、メタノールから再度沈殿させて、ポリマーP7を赤色の繊維状固体として得た。収量は、0.67g(88%)であり、分子量はGPC(トクロロベンゼン、50℃)により決定して、M=35,600g/mol、Pd=2.08であった。
例11
ポリマーP8
ポリマーP5の合成と同様にして、モノマー3(0.8049g、0.48mmol)および2,5−ビストリメチルスタンニルチエノ[3,2−b]チオフェン(0.2253g、0.48mmol)を、乾燥トルエン(9.5cm)およびDMF(2.0cm)中、Pd(dba)(5.4mg、1.59mol%)およびトリ−o−トリルホスフィン(11.7mg、7.95mol%)の存在下で共重合した。ポリマーは、ブロモベンゼン(0.05cm、0.47mmol)およびフェニルトリブチルスズ(0.20cm、0.61mmol)を順番に用いて、メタノールから沈殿する前に末端キャップした。アセトン、石油エーテル(40〜60℃)、シクロヘキサン、アセトンによるソックスレー抽出を行って不純物を除去し、最後にクロロホルムに溶解し、ついでメタノールから再沈殿させて乾燥した。ポリマーP8の収率は、0.80g(96%)であった。分子量はGPC(クロロベンゼン、50℃)により決定し、M=71,600g/mol、Pd=2.62であった。
例12
3,9−ビス(トリメチルスタンニル)−5,5,11,11−テトラキス(4−ドデシルフェニル)−ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン(モノマー4)
乾燥THF中(50cm)のモノマー2(2.50g、1.65mmol)の溶液(温浴での加熱により溶解させ、ついで50℃までアセトンおよび乾燥氷を用いてゆっくり冷却)に、n−BuLi(1.90cm、4.75mmol)を10分かけて加えて、濃い黄色の透明溶液を得た。温度を−78℃に下げ、溶液を2時間撹拌して、黄色の懸濁液を得た。クロロトリメチルスタンナン(5.0cm、5.0mmol)をシリンジを通して一度に加え、得られた透明オレンジ色溶液を−78℃で2時間撹拌し、冷却浴を取り除き、次いで22℃で16時間撹拌した。濃いオレンジ色溶液を真空蒸発させて乾燥し、淡い茶色のガムを得た。粗生成物を石油エーテル(40〜60℃)に溶解し、線維ガラスフィルターを通して吸引濾過した。濾液を、最大真空中で乾燥するまで蒸発させて、淡い茶色の粘着固体(2.79g)を得た。粗表題化合物(モノマー4)を、さらなる精製なしで次の重合に直接用いた。
例13
ポリマーP9
上記で調製した3,9−ビス(トリメチルスタンニル)−5,5,11,11−テトラキス(4−ドデシルフェニル)−ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン(モノマー4)(0.4502g、0.27mmol)、モノマー2(0.4503g、0.27mmol)、Pd(PPh)Cl(6.5mg、3.45mol%)、乾燥トルエン(5.0cm)および乾燥DMF(1.0cm)を、シュレンク管に入れた。混合物を脱気し、110℃で4時間撹拌して、赤色粘性溶液を得た。ポリマーを、ブロモベンゼンおよびフェニルトリブチルスズで末端キャップし、続いて撹拌メタノール(300cm)から沈殿させた。赤色固体を吸引濾過により収集し、メタノールおよびアセトンで洗浄し、アセトンおよび石油エーテル(40〜60℃)を用いたソックスレー抽出により精製し、最後にクロロホルムに溶解した。クロロホルム溶液を小容量まで濃縮して、メタノール中に再沈殿させ、ポリマーP9を赤色固体として得た(0.677g、92%)。分子量はGPC(クロロベンゼン、50℃)により決定して、M=30,700g/mol、Pd=2.24であった。
例14
ポリマーP10
ポリマーP9の合成と同様にして、上記で調製した3,9−ビス(トリメチルスタンニル)−5,5,11,11−テトラキス(4−ドデシルフェニル)−ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン(モノマー4)(0.4730g、0.28mmol)、3,6−ビス(5−ブロモ−チオフェン−2−イル)−N,N’−ビス(2−エチル−1−ヘキシル)−1,4−ジオキソピロロ[3,4−c]ピロール(0.1920g、0.28mmol)、Pd(PPh)Cl(6.5mg、0.01mmol、3.45mol%)、乾燥トルエン(5.0cm)および乾燥DMF(1.0cm)を、シュレンク管に入れた。混合物を脱気し、次に110℃で2時間撹拌して、濃い緑色の粘性溶液を得た。ポリマーを、ブロモベンゼンおよびフェニルトリブチルスズで末端キャップし、続いて撹拌メタノールから沈殿させた。得られた青紫色固体を吸引濾過により収集し、メタノールおよびアセトンで洗浄した。固体を、アセトンおよび石油エーテル(40〜60℃)でソックスレー抽出し、最後にクロロホルムに溶解し、メタノール中に再沈殿させて、ポリマーP10を茶緑色固体として得た(0.459g、87%)。分子量はGPC(クロロベンゼン、50℃)により決定して、M=22,500g/mol、Pd=2.00であった。
例15
ポリマーP11
ポリマーP4の合成と同様にして、モノマー2(0.3949g、0.261mmol)および9,10−ジドデシル−2,7−フェナントリレン−ビス(1,3,2−ジオキサボロラン)(0.2000g、0.261mmol)を、トルエン(2.6cm)中、Pd(dba)(7.2mg、3.0mol%)、Aliquat 336(約10mg)、および2.0M炭酸ナトリウム(1.0cm、2.0mmol)の存在下で共重合した。反応混合物を120℃で2時間撹拌し、ブロモベンゼン(0.03cm)およびフェニルボロン酸(0.07g)と順番にそれぞれ40分、120℃で反応させることにより、末端キャップした。メタノールから沈殿させた深い黄色のポリマー固体を、アセトン、石油エーテル(40〜60℃)、シクロヘキサンによる逐次ソックスレー抽出により精製し、最後にクロロホルムに溶解し、メタノールから再沈殿させた。ポリマーP11の収率は、0.33g(68%)であった。分子量はGPC(クロロベンゼン、50℃)により決定し、M=76,500g/mol、Pd=4.9であった。
例16
3,9−ジブロモ−5,5,11,11−テトラキス(5−ヘキサデシルチエン−2−イル)−ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン(モノマー5)
乾燥THF中(30cm)の2−ヘキサデシルチオフェン(4.011g、13.00mmol)の溶液に、−5℃にて、n−BuLi(5.2cm、13.00mmol)を10分かけて加えた。混合物を−5℃で1時間撹拌して、無色透明の溶液を得た。ジエチル2,5−ジ(チエノ[3,2−b]チオフェン−2−イル)テレフタラート(3)(1.297g、2.60mmol)の固体を一度に加え、混合物(茶色の懸濁液)を−5℃で10分撹拌した。冷却浴を取り除き、混合物を22℃で20時間撹拌して、淡い赤色の透明溶液を得た。溶液を次に60℃でさらに1時間撹拌した。氷水(50ml)を加え、混合物を激しく10分撹拌し、続いてメタノール(50cm)を加えた。黄色の沈殿物を吸引濾過により収集し、メタノールで洗浄し、次にフィルター上で空気乾燥して、砂状の黄色固体を得た。
乾燥DCM(50cm)中の、上で調製した固体の溶液に、BFエーテラート(1.0cm、8.10mmol)を添加した。赤紫色溶液を22℃で2時間撹拌した。メタノール(約50cm)を加え、混合物を20分間撹拌した。上部の透明な溶液をデカントし、残留した赤色の厚い油状物をシリカ上のフラッシュカラム(溶離液として9:1のシクロヘキサン−クロロホルム)により精製して、5,5,11,11−テトラキス(5−ヘキサデシル−2−チエニル)−ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェンを、黄色固体として得た(0.598g、14%)。
クロロホルム(30cm)中の、上で調製した固体(0.590g、0.37mmol)および酢酸(10cm)を、NBS(0.145g、0.81mmol)に一度に加えた。混合物を22℃で2時間撹拌し、淡褐色の懸濁液を得た。メタノール(100cm)を添加し、暗黄色の固体を吸引濾別し、メタノールで洗浄した。固体を熱シクロヘキサンに溶解し、溶液を、95:5のシクロヘキサン−クロロホルムで溶出してシリカ上でフラッシュカラムし、モノマー5を明るい黄色固体として得た(0.41g、63%)。
例17
ポリマーP12
ポリマーP3の合成と同様にして、モノマー5(0.3525g、0.20mmol)および9,10−ジオクチル−2,7−フェナントリレン−ビス(1,3,2−ジオキサボロラン)(0.1085g、0.20mmol)を、水(2.0cm)、リン酸カリウム一水和物(0.207g、0.90mmol)、Pd(dba)(2.3mg、1.20mol%)およびトリ−o−トリルホスフィン(4.9mg、8.0mol%)を含有するトルエン(2.0cm)と1,4−ジオキサン(2.0cm)の溶媒混合物中で共重合した。ポリマーを、2−ヨードチオフェン(0.10cm)およびチオフェンボロン酸(0.14g)と順番にそれぞれ30分間、120℃で反応させることにより、末端キャップした。
メタノールから沈殿した黄色のポリマー固体を、アセトンおよび石油エーテル(40〜60℃)を用いた逐次ソックスレー抽出により精製し、最後にクロロホルムに溶解し、メタノールから再沈殿させて、ポリマーP12をオレンジ色固体、0.38g(95%)として得た。分子量はGPC(1,2,4−トリクロロベンゼン、140℃)により決定し、M=69,900g/mol、Pd=3.78であった。
例18
3,9−ジブロモ−5,5,11,11−テトラキス(4−オクチルオキシフェニル)−ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン(モノマー6)
乾燥THF中(100cm)の1−ブロモ−4−オクチルオキシベンゼン(11.529g、38.4mmol)の溶液に、−78℃にて、2.5Mのn−BuLi(15.4cm、38.4mmol)を30分かけて加えた。混合物を−78℃で2時間撹拌した。ジエチル2,5−ジ(チエノ[3,2−b]チオフェン−2−イル)テレフタラート(3.989g、8.00mmol)の固体を一度に加えた。冷却浴を取り除き、混合物を22℃で17時間撹拌して、暗赤色の溶液を得た。氷水(250cm)を加え、混合物を激しく10分撹拌した。反応混合物をジエチルエーテル(4×70cm)で抽出した。合わせたエーテル溶液をブラインで1回洗浄し、次いでMGSO上で乾燥し、次に乾燥するまで蒸発させて、黄色の油状物を得た。油状物をメタノール(100cm)で粉砕し、沈殿物を吸引濾過により収集した。固体を乾燥DCM(100cm)に溶解し、続いてBFエーテラート(3.1cm;25.2mmol)を加えた。溶液を22℃で1時間撹拌した。メタノール(約10cm)を添加し、混合物を乾燥するまで濃縮した。残留した赤い厚い油状物を、8:2の石油エーテル−ジエチルエーテルで溶出するシリカ上のフラッシュカラムにより精製し、5,5,11,11−テトラキス(4−オクチルオキシフェニル)−ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェンを、白色固体として得た(1.20g、12.5%)。
上で調製した固体(1.20g、0.998mmol)を、クロロホルム(50cm)および酢酸(12.5cm)に溶解し、NBS(0.395g、2.20mmol)を一度に加えた。混合物を22℃で16時間撹拌した。溶媒を真空蒸発によって除去した。残留物をメタノール(100cm)で粉砕した。沈殿物を吸引濾過により収集し、フィルター上で乾燥し、次に9:1のシクロヘキサン−ジクロロメタンで溶出するシリカ上のフラッシュカラム精製を行って、モノマー6を淡褐色固体として得た(0.80g、59%)。
例19
ポリマーP13
ポリマーP3の合成と同様にして、モノマー6(0.3993g、0.295mmol)および9,10−ジオクチル−2,7−フェナントリレン−ビス(1,3,2−ジオキサボロラン)(0.160g、0.295mmol)を、水(3.0cm)、リン酸カリウム一水和物(0.306g、0.1.328mmol)、Pd(dba)(3.3mg;1.20mol%)およびトリ−o−トリルホスフィン(7.2mg;8.0mol%)を含有するトルエン(3.0cm)と1,4−ジオキサン(3.0cm)の溶媒混合物中で重合した。メタノールから沈殿した粗の黄色ポリマー固体を、メタノール、アセトン、石油エーテル(40〜60℃)、石油エーテル(60〜80℃)、シクロヘキサンによる逐次ソックスレー抽出により精製し、最後にクロロホルムに溶解して、ポリマーP13を黄色固体、0.30g(64%)として得た。分子量はGPC(1,2,4−トリクロロベンゼン、140℃)により決定し、M=70,800g/mol、Pd=2.83であった。
例20
ポリマーP14
ポリマーP2の合成と同様にして、モノマー2(757.0mg、0.50mmol)および4,7−ビス−(4,4,5,5−テトラメチル−[1,3,2]ジオキサボロラン−2−イル)−ベンゾ[1,2,5]チアジアゾール(194.0mg、0.50mmol)を、トルエン中(15cm)、Pd(dba)(5.7mg、1.24mol%)、トリ−o−トリルホスフィン(12.2mg、8.00mol%)、Aliquat 336(0.010g)、および炭酸ナトリウム(水中2M)(1.0cm、2.00mmol)の存在下で共重合した。粗ポリマーを、アセトンおよびシクロヘキサンによるソックスレー抽出により精製し、クロロホルムに溶解し、メタノールから再沈殿させて、ポリマーP14を暗紫色固体(0.67g、90%)として得た。分子量はGPC(1,2,4−トリクロロベンゼン、140℃)により決定し、M=23,600g/mol、Pd=4.21であった。
例21
ポリマーP15
ポリマーP2の合成と同様にして、モノマー1(644.8g、0.50mmol)および7,8−ジドデシル−2,5−ビス(4,4,5,5−テトラメチル−[1,3,2]ジオキサボロラン−2−イル)ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン(389.4mg、0.50mmol)を、トルエン中(12cm)、Pd(dba)(13.7mg、3.0mol%)、トリ−o−トリルホスフィン(36.5mg、24mol%)、Aliquat 336(0.010g)、および炭酸ナトリウム(水中2M)(2.0cm、4.00mmol)の存在下で共重合した。粗ポリマーを、アセトンおよび石油エーテル(60〜80℃)によるソックスレー抽出により精製し、クロロホルムに溶解し、メタノールから再沈殿させて、ポリマーP15を赤色固体(0.66g、80%)として得た。分子量はGPC(1,2,4−トリクロロベンゼン、140℃)により決定し、M=13,200g/mol、Pd=2.08であった。
例22
3,9−ジブロモ−5,5,11,11−テトラキス(4−ドデシルオキシフェニル)−ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン(モノマー7)
モノマー6の合成と同様にして、乾燥THF中(100cm)の1−ブロモ−4−ドデシルオキシベンゼン(16.38g、48mmol)の溶液を、−78℃にて、2.5Mのn−BuLi(19.2cm、48.0mmol)で処理し、次にジエチル2,5−ジ(チエノ[3,2−b]チオフェン−2−イル)テレフタラート(4.99g、10.0mmol)と反応させて、ジオールを得た。粗ジオール中間体を乾燥DCM(100cm)に溶解し、続いてBFエーテラート(3.1cm、25.2mmol)を加えて閉環し、カラムクロマトグラフィによる精製の後に、5,5,11,11−テトラキス(4−ドデシルオキシフェニル)−ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェンを黄色固体(2.50g、17.6%)として得た。
上で調製した固体(1.50g、1.06mmol)を、THF(50cm)中のNBS(0.418g、2.32mmol)を用いて臭素化した。粗二臭化物を、4:1の石油エーテル(40〜60℃)−ジクロロメタンによる溶出のシリカ上のフラッシュカラムクロマトグラフィに供して、モノマー7を、淡茶色の固体として得た(1.50g、90%)。
例23
ポリマーP16
ポリマーP13の合成と同様にして、モノマー7(0.0.4655g、0.295mmol)および9,10−ジオクチル−2,7−フェナントリレン−ビス(1,3,2−ジオキサボロラン)(0.1600g、0.295mmol)を、水(3.0cm)、リン酸カリウム一水和物(0.306g、0.1.328mmol)、Pd(dba)(3.3mg、1.20mol%)およびトリ−o−トリルホスフィン(7.2mg、8.0mol%)を含有するトルエン(3.0cm)と1,4−ジオキサン(3.0cm)の溶媒混合物中で共重合した。反応は終了まで3時間を要し、ポリマー混合物をクロロベンゼン(50cm)で希釈し、次いでメタノールから沈殿させた。茶色固体ポリマーを、メタノール、アセトン、石油エーテル(40〜60℃)、石油エーテル(80〜10℃)、シクロヘキサンによる逐次ソックスレー抽出により精製し、最後にクロロホルムに溶解し、メタノールから再沈殿させて、ポリマーP16を黄色固体、0.35g(65%)として得た。分子量はGPC(クロロベンゼン、50℃)により決定し、M=24,300g/mol、Pd=3.89であった。
例24
トランジスタの作製と測定:一般的手順
トップゲート薄膜有機電界効果トランジスタ(OFET)を、熱的に蒸発させたAuソース−ドレイン電極を有するXGガラス基板上に作製した。ガラス基板をDecon 90で30分間処理し、脱イオン水で4回すすぎ、脱イオン水およびメタノールで順番にそれぞれ1分間超音波処理し、最後に空気中でスピン乾燥した。Au電極は、5×10−6mBarの真空下で0.1〜0.2nm/sの速度で沈着した。o−ジクロロベンゼン中の7mg/cmの濃度のポリマー溶液を、上部にスピンコーティングし、続いてフルオロポリマー誘電体材料( D139)をスピンコーティングした。最後に、Auゲート電極を熱蒸着によって沈着させた。トランジスタデバイスの電気的特性決定は、大気雰囲気中、コンピュータ制御のAgilent 4155C半導体パラメータアナライザを用いて行った。飽和レジーム(μsat)でのポリマーP1〜P18の電荷キャリア移動度を算出し、これを表1に示す。電界効果移動度は、飽和レジーム(V>(V−V)にて式(1)を用いて算出した。
式中、Wはチャネル幅、Lはチャネル長、Cは絶縁層の静電容量であり、Vはゲート電圧、Vはターンオン電圧、およびμsatは飽和レジームにおける電荷キャリア移動度である。ターンオン電圧(V)は、ソース−ドレイン電流の開始として決定した。
例25
ポリマーP14のバルクへテロ接合有機光起電デバイス(OPV)
OPVデバイスを、Zencatecから購入したITO−ガラス基板(13Ω/ )上に作製する。基板は従来のフォトリソグラフィ工程に供して下部電極(陽極)を定義した後、超音波浴中で一般的な溶媒(アセトン、IPA、蒸留水)を用いて洗浄する。ポリ(スチレンスルホン酸)[Clevios VPAI 4083 (H.C. Starck)]をドープした導電性ポリマーであるポリ(エチレンジオキシチオフェン)を、1:1の割合で蒸留水を混合する。この溶液を20分間超音波処理して適切な混合を確実にし、0.2μmのフィルターを用いて濾過した後、20nmの厚さまでスピンコーティングする。スピンコーティング工程の前に、基板をUV−オゾン処理に暴露して、良好な濡れ性を確保する。フィルムは次いで、不活性雰囲気中130℃で30分間アニールする。
光活性物質溶液を、30mg/cmの濃度および1:3(ポリマーP14:PC61BM)の成分比で調製し、一晩撹拌した。薄膜は、不活性雰囲気中でブレードコーティングして、プロファイルメーター(profilemeter)での測定により約200nmの厚さを達成する。その後短時間の乾燥により、過剰な溶媒を確実に除去する。典型的には、ブレードコーティングされたフィルムを、ホットプレート上70℃で2分間乾燥する。デバイス製造の最後のステップとして、カルシウム(30nm)/Al(200nm)カソードをシャドーマスクを通して熱的に蒸発させて、セルを定義する。試料は、シリコン基準セルを使用して1sunに校正されたNewport LtdからのSolar Simulator(model 91160)を用いて、23℃で測定する。
ポリマーP14:PC61BMのブレンドに対する平均デバイス性能データは、以下である:開回路電位(VOC)=890mV、電流密度(JSC)=5.14mA/cm、フィルファクター(FF)=52.7%、電力変換効率(PCE)=2.41%。

Claims (22)

  1. 式I:
    式中、
    およびVは、互いに独立して、O、S、SeまたはTeであり、
    およびXは、互いに独立して、CR、C=CR、SiR、またはGeRであり、
    R、RおよびRは、互いに独立して、および各出現において同一にまたは異なって、H、F、Cl、Br、CN、1〜30個のC原子を有する直鎖、分枝または環式アルキルを表し、ここで1または2以上の隣接していないC原子は任意に、−O−、−S−、−C(O)−、−C(O)−O−、−O−C(O)−、−O−C(O)−O−、−C(S)−、−C(S)−O−、−O−C(S)−、−O−C(S)−O−、−C(O)−S−、−S−C(O)−、−O−C(O)−S−、−S−C(O)−O−、−S−C(O)−S−、−S−C(S)−S−、−O−C(S)−S−、−S−C(S)−O−、−C(S)−S−、−S−C(S)−、−NR−、−SiR00−、−CY=CY−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な様式で置き換えらており、またここで、1または2個以上のH原子は任意にF、Cl、Br、IまたはCNによって置き換えられており、または、RおよびRは、互いに独立して、および各出現において同一にまたは異なって、任意に置換されている、4〜20個の環原子を有するアリール、ヘテロアリール、アリールオキシまたはヘテロアリールオキシを表し、または、RおよびRは一緒になって、任意にフッ素化またはアルキル化されている、1〜20個のC原子を有する脂環式基を形成し、
    およびYは、互いに独立して、H、F、ClまたはCNであり、
    およびR00は、互いに独立して、Hまたは任意に置換されたC1〜40カルビルまたはヒドロカルビルである、
    で表される2価の単位を含む、オリゴマーまたはポリマー。
  2. 式II:
    −[(Ar−(U)−(Ar−(Ar]− II
    式中、
    Uは、請求項1で定義された式Iの単位であり、
    Ar、Ar、Arは、各出現において同一にまたは異なって、および互いに独立して、Uとは異なる、好ましくは5〜30個の環原子を有し、および任意に好ましくは1または2以上の基Rにより置換されている、アリールまたはヘテロアリールであり、
    は、各出現において同一にまたは異なって、F、Br、Cl、−CN、−NC、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(O)NR00、−C(O)X、−C(O)R、−NH、−NR00、−SH、−SR、−SOH、−SO、−OH、−NO、−CF、−SF、任意に置換されており任意に1または2以上のヘテロ原子を含む、1〜40個のC原子を有する任意に置換されたシリル、カルビルまたはヒドロカルビル、またはP−Sp−であり、
    およびR00は、互いに独立して、Hまたは任意に置換されたC1〜40カルビルまたはヒドロカルビルであり、
    Pは、重合可能または架橋可能な基であり、
    Spは、スペーサー基または単結合であり、
    は、ハロゲン、好ましくはF、ClまたはBrであり、
    a、b、cは、各出現において同一にまたは異なって、0、1、または2であり、
    dは、各出現において同一にまたは異なって、0または1〜10の整数である、
    で表される1または2以上の単位を含むことを特徴とし、ここでポリマーが、bが少なくとも1である式IIの繰り返し単位を少なくとも1個含む、請求項1に記載のポリマー。
  3. 式III:
    −[(Ar−(A−(Ar−(Ar]− III
    式中、Ar、Ar、Ar、a、b、cおよびdは、請求項3で定義された通りであり、Aは、UおよびAr1〜3とは異なる、5〜30個の環原子を有し、任意に請求項3で定義された1または2以上のR基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基であって、電子供与性を有するアリールまたはヘテロアリール基から選択されるものである、
    から選択される1または2以上の繰り返し単位をさらに含むことを特徴とし、ここでポリマーが、bが少なくとも1である式IIIの繰り返し単位を少なくとも1個含む、請求項1または2に記載のポリマー。
  4. 式IV:
    式中、
    Aは、請求項1で定義された式Iの単位であり、
    Bは、Aとは異なっており、任意に置換されている1または2以上のアリールまたはヘテロアリール基を含み、好ましくは、請求項3で定義された式IIIから選択される単位であり、
    xは、>0および≦1であり、
    yは、≧0および<1であり、
    x+yは1であり、および
    nは、整数>1である、
    から選択され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ポリマー。
  5. 次の式:
    式中、U、Ar、Ar、Ar、a、b、cおよびdは、各出現において同一にまたは異なって、請求項4で与えられた意味の1つを有し、Aは、各出現において同一にまたは異なって、請求項3で与えられた意味の1つを有し、およびx、yおよびnは、請求項4で定義された通りであり、ここでこれらのポリマーは、交互コポリマーまたはランダムコポリマーであることができ、および式中、式IVdおよびIVeにおいて、少なくとも1つの繰り返し単位[(Ar−(U)−(Ar−(Ar]および少なくとも1つの繰り返し単位[(Ar−(A−(Ar−(Ar]において、bは少なくとも1である、
    から選択され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ポリマー。
  6. 次の式:
    式中、Rは、各出現において同一にまたは異なって、請求項1で与えられたRの意味の1つを有する、
    からなる群から選択され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ポリマー。
  7. 式V:
    −chain−R
    式中、「chain」は、請求項6、7または8に定義された式IV、IVa〜IVeおよびIV1〜IV5から選択されるポリマー鎖であり、およびRおよびRは、互いに独立して、F、Br、Cl、H、−CHCl、−CHO、−CH=CH、−SiR’R’’R’’’、−SnR’R’’R’’’、−BR’R’’、−B(OR’)(OR’’)、−B(OH)、−ZnCl、−MgCl、−MgBrまたはP−Sp−を表し、式中、PおよびSpは請求項4に定義の通りであり、R’、R’’およびR’’’は、互いに独立して、請求項4で与えられたRの意味の1つを有し、およびR’、R’’およびR’’’の2つはまた、これらが付着しているヘテロ原子と共に環を形成していてもよい、
    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ポリマー。
  8. 1または2以上のAr、ArおよびArが、次の式:
    式中、X11およびX12の一方はSであり、もう一方はSeであり、およびR11、R12、R13、R14、R15、R16、R17およびR18は、互いに独立して、Hを表すか、または請求項1で定義されたRの意味の1つを有する、
    からなる群から選択されるアリールまたはヘテロアリールを表す、請求項1〜7のいずれか一項に記載のポリマー。
  9. 1または2以上の単位ArおよびAが、次の式:
    式中、X11およびX12の一方はSであり、もう一方はSeであり、およびR11、R12、R13、R14およびR15は、互いに独立して、Hを表すか、または請求項1で定義されたRの意味の1つを有する、
    からなる群から選択されるアリールまたはヘテロアリールを表す、請求項1〜8のいずれか一項に記載のポリマー。
  10. 式VII:
    式中、R、V、V、XおよびXは、請求項1に定義の通りであり、Zは、単結合、(CY=CY、(C≡C)、式中h=1または2、またはArを表し、式中、Y、Yは請求項1に定義の通りであり、Arは、請求項2、8または9で定義されたArまたはArの意味の1つを有し、RおよびRは、互いに独立して、H、F、Br、Cl、−CN、−NC、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(O)NR00、−C(O)X、−C(O)R、−C(O)OR、−OC(O)R、−NH、−NR00、−SH、−SR、−SOH、−SO、−OH、−NO、−CF、−SF、P−Sp−、または、任意に置換されており任意に1または2個以上のヘテロ原子を含む、1〜40個の炭素原子を有する任意に置換されたシリル、カルビルまたはヒドロカルビルを表し、ここで1または2以上のC原子は、任意にヘテロ原子により置き換えられており、およびR、R00およびXは、請求項2に定義の通りであり、およびgは1、2または3である、
    から選択されることを特徴とする、請求項1に記載のオリゴマー。
  11. 次の式:
    式中、V、V、R、RおよびRは、請求項10に定義の通りであり、およびZは、請求項10におけるZの意味の1つを有する、
    から選択される、請求項10に記載のオリゴマー。
  12. およびRが、互いに独立して、非置換であるかまたは1もしくは2個以上のF原子で置換されている、1〜20個のC原子を有する直鎖、分枝または環式アルキルを表すか、またはRおよびRは、互いに独立して、アリールまたはヘテロアリールを表し、これらの各々は任意にフッ素化、アルキル化、またはアルコキシル化されており、かつ4〜30個の環原子を有するか、またはRおよびRの一方はHを表し、もう一方は前述のアルキル、アリールまたはヘテロアリール基から選択されるか、またはRおよびRは一緒になって、非置換であるかまたは1もしくは2個以上のF原子、または1もしくは2以上のC〜C10アルキル基で置換されている、1〜20個のC原子を有する環式アルキル基を形成す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オリゴマーまたはポリマー。
  13. 請求項1〜12のいずれかに記載の1または2以上のオリゴマーまたはポリマーと、半導電性、電荷輸送、正孔/電子輸送、正孔/電子遮断、電気伝導性、光伝導性、または発光特性を有する1または2以上の化合物またはポリマーとを含む、混合物またはブレンド。
  14. 請求項1〜12のいずれかに記載の1または2以上のオリゴマーまたはポリマーと、1または2以上のn型有機半導体化合物とを含むことを特徴とする、請求項13に記載の混合物またはブレンド。
  15. n型有機半導体化合物が、フラーレンまたは置換フラーレンであることを特徴とする、請求項14に記載の混合物またはブレンド。
  16. 請求項1〜15のいずれかに記載の1または2以上のオリゴマー、ポリマー、混合物またはブレンドと、好ましくは有機溶媒から選択される1または2以上の溶媒とを含む、配合物。
  17. 請求項1〜16のいずれか一項に記載のオリゴマー、ポリマー、混合物、ブレンドまたは配合物の、光学的、電気光学的、電子的、エレクトロルミネッセンスまたはフォトルミネッセンス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の使用。
  18. 請求項1〜17のいずれかに記載の1または2以上のオリゴマー、ポリマー、混合物、ブレンドまたは配合物を含む、光学的、電気光学的もしくは電子的部品またはデバイス。
  19. 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、ディスプレイのバックライト、有機光起電装置(OPV)、太陽電池(O−SC)、フォトダイオード、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)中の電荷注入層、電荷輸送層または中間層、ショットキーダイオード、平坦化層、帯電防止フィルム、ポリマー電解質膜(PEM)、導電性基板、導電性パターン、電池における電極材料、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、ならびに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、請求項18に記載の部品またはデバイス。
  20. OFET、バルクヘテロ接合(BHJ)OPVデバイスまたは逆位BHJ OPVデバイスである、請求項18または19に記載の部品またはデバイス。
  21. 式VI:
    −Ar−U−Ar−R10 VI
    式中、U、Ar、Arは、請求項3または10に定義の通りであり、およびRおよびR10は、互いに独立して、F、Br、Cl、−CHCl、−CHO、−CH=CH、−SiR’R’’R’’’、−SnR’R’’R’’’、−BR’R’’、−B(OR’)(OR’’)、−B(OH)、ZnCl、−MgCl、または−MgBrを表し、式中、R’、R’’、およびR’’’は、互いに独立して上記定義のRの意味の1つを有し、およびR’、R’’、およびR’’’の2つは、それらが付着しているヘテロ原子と共に環を形成してもよい、
    で表されるモノマー。
  22. 請求項1〜9のいずれか一項に記載のポリマーを調製する方法であって、請求項21に記載の1または2以上のモノマー(式中、RおよびR10は、ハロゲン、スタンニル基およびボロネート基から選択される)を、お互いに、および/または次の式:
    −Ar−R10 C1
    −A−R10 C2
    式中、Arは、請求項2、8または9に定義の通りであり、Aは、請求項3または9に定義の通りであり、RおよびR10は、請求項21で定義されているようにハロゲン、スタンニル基およびボロネート基から選択される、
    から選択される1または2以上のモノマーと、アリール−アリールカップリング反応においてカップリングすることによる、前記調製方法。
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Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2472413B (en) * 2009-08-05 2014-04-23 Cambridge Display Tech Ltd Organic semiconductors
JP6301830B2 (ja) * 2011-06-28 2018-03-28 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 ハフツングMerck Patent Gesellschaft mit beschraenkter Haftung 有機半導体としてのインダセノ誘導体
EP2841485A1 (en) * 2012-04-25 2015-03-04 Merck Patent GmbH Conjugated polymers
EP2904067A1 (en) * 2012-10-05 2015-08-12 Merck Patent GmbH Organic semiconductors
GB2530954A (en) * 2013-06-21 2016-04-06 Merck Patent Gmbh Conjugated polymers
US9876182B2 (en) 2013-07-26 2018-01-23 University Of Oregon Thieno-containing compounds and processes and uses thereof
US9796811B2 (en) 2013-08-23 2017-10-24 Sumitomo Chemical Company, Limited Polymer compound and organic semiconductor device using the same
EP3060622B1 (en) * 2013-10-22 2019-06-19 Merck Patent GmbH Conjugated polymers
WO2015078551A1 (en) * 2013-11-28 2015-06-04 Merck Patent Gmbh Novel polycyclic polymer comprising thiophene units, a method of producing and uses of such polymer
KR102173046B1 (ko) * 2013-12-06 2020-11-03 삼성디스플레이 주식회사 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
EP3130016A1 (en) 2014-04-10 2017-02-15 Merck Patent GmbH Organic semiconducting compounds
EP3187521A4 (en) * 2014-07-23 2017-12-13 Sumitomo Chemical Company, Limited Polymeric compound and organic semiconductor element manufactured using same
WO2016015804A1 (en) * 2014-07-29 2016-02-04 Merck Patent Gmbh Tetra-heteroaryl indacenodithiophene-based polycyclic polymers and their use
CN105315298B (zh) * 2014-08-04 2017-10-10 中国科学院化学研究所 基于七并稠环单元的a‑d‑a共轭分子及其制备方法和应用
CN104557972B (zh) * 2015-01-20 2017-02-22 武汉理工大学 双(噻吩并[3,2‑b]噻吩)并芴单体、共轭聚合物及其应用
CN106905344B (zh) * 2015-12-23 2018-11-30 北京大学 基于七并稠环单元的共轭大分子及其制备方法和在太阳能电池中的应用
JP7006277B2 (ja) 2016-01-29 2022-01-24 住友化学株式会社 組成物およびそれを用いた有機薄膜トランジスタ
EP3481834B1 (en) * 2016-07-08 2023-10-18 Raynergy Tek Inc. Organic semiconducting compounds
CN106543201B (zh) * 2016-11-01 2020-05-19 西安近代化学研究所 一种基于取代茚并噻吩稠环单元的a-d-a型共轭分子及其制备方法
CN108164547B (zh) * 2016-12-07 2020-04-03 北京大学 多并稠环共轭大分子及其制备方法和应用
KR102134507B1 (ko) 2017-03-21 2020-07-16 주식회사 엘지화학 화합물 및 이를 포함하는 유기 태양 전지
US11283023B2 (en) 2017-06-08 2022-03-22 Corning Incorporated Doping of other polymers into organic semi-conducting polymers
CN107286179A (zh) * 2017-07-06 2017-10-24 武汉理工大学 一种idtt衍生物的新型合成方法
WO2019013486A1 (ko) 2017-07-10 2019-01-17 주식회사 엘지화학 전기 변색용 화합물을 포함하는 전기 변색 소자 및 이의 제조 방법
US20200165266A1 (en) 2017-07-12 2020-05-28 Flexenable Limited Ring closure reaction
CN107522848B (zh) * 2017-07-17 2020-10-30 浙江工业大学 一种聚喹吖啶酮类化合物及其制备方法与应用
KR102120532B1 (ko) 2017-09-18 2020-06-16 주식회사 엘지화학 유기트랜지스터
EP3704176B1 (en) 2017-11-02 2024-05-15 Raynergy Tek Inc. Organic semiconducting compounds
KR102033593B1 (ko) * 2018-03-27 2019-11-08 (주)씨엠디엘 인다세노-디티에노티오펜 화합물을 합성하는 제조 방법
WO2020161052A1 (en) * 2019-02-06 2020-08-13 Merck Patent Gmbh Organic semiconducting polymers
WO2020165270A1 (en) 2019-02-12 2020-08-20 The University Of Southampton Device comprising piezoelectrically active layer and method for producing such device
US11021489B2 (en) 2019-03-01 2021-06-01 University Of Oregon Polycyclic aromatic compound embodiments and methods of making and using the same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010020329A1 (en) * 2008-08-18 2010-02-25 Merck Patent Gmbh, Indacenodithiophene and indacenodiselenophene polymers and their use as organic semiconductors
JP2010280623A (ja) * 2009-06-05 2010-12-16 Chisso Corp 平面性の高い分子構造を有する化合物およびこれを用いた有機トランジスタ
GB2472413A (en) * 2009-08-05 2011-02-09 Cambridge Display Tech Ltd Semiconducting compounds useful for organic thin film resistors
JP2014527512A (ja) * 2011-06-28 2014-10-16 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 ハフツングMerck Patent Gesellschaft mit beschraenkter Haftung 有機半導体としてのインダセノ誘導体

Family Cites Families (27)

* 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
JPH0827678A (ja) * 1994-07-13 1996-01-30 Sekisui Chem Co Ltd カーペット用下地材及びその製造方法
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
KR100247080B1 (ko) * 1998-02-16 2000-03-15 김윤 고밀도, 고강도 및 유연성이 우수한 인조피혁의 제조방법
EP1165648B1 (en) 1999-03-05 2007-08-15 Cambridge Display Technology Limited Polymer preparation
BR0011888A (pt) 1999-06-21 2004-03-09 Univ Cambridge Tech Processo para formar um dispositivo eletrônico, dispositivo eletrônico, circuito lógico, visor de matriz ativa, e, transistor de polímero
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
DE10159946A1 (de) 2001-12-06 2003-06-18 Covion Organic Semiconductors Prozess zur Herstellung von Aryl-Aryl gekoppelten Verbindungen
DE10241814A1 (de) 2002-09-06 2004-03-25 Covion Organic Semiconductors Gmbh Prozeß zur Herstellung von Aryl-Aryl gekoppelten Verbindungen
DE10337077A1 (de) 2003-08-12 2005-03-10 Covion Organic Semiconductors Konjugierte Copolymere, deren Darstellung und Verwendung
WO2005055248A2 (en) 2003-11-28 2005-06-16 Merck Patent Gmbh Organic semiconducting layer formulations comprising polyacenes and organic binder polymers
JP4139902B2 (ja) 2005-03-10 2008-08-27 国立大学法人名古屋大学 ヘテロアセン化合物及びその製造方法
JP5581596B2 (ja) 2008-02-06 2014-09-03 住友化学株式会社 有機半導体材料
DE112011102915T5 (de) * 2010-09-04 2013-07-11 Merck Patent Gmbh Konjugierte Polymere
US9048433B2 (en) * 2010-12-17 2015-06-02 Merck Patent Gmbh Conjugated polymers
KR20140011375A (ko) * 2011-03-11 2014-01-28 메르크 파텐트 게엠베하 디나프토[2,3-a:2’,3’-h]페나진 및 유기 반도체로서의 이의 용도
JP2014515043A (ja) * 2011-03-11 2014-06-26 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 ハフツング 共役ポリマー
TWI635111B (zh) * 2012-03-16 2018-09-11 馬克專利公司 共軛聚合物
EP2856531A1 (en) * 2012-06-04 2015-04-08 Merck Patent GmbH Organic semiconductors
WO2014008971A1 (en) * 2012-07-13 2014-01-16 Merck Patent Gmbh Organic electronic device comprising an organic semiconductor formulation
EP2904067A1 (en) * 2012-10-05 2015-08-12 Merck Patent GmbH Organic semiconductors
EP3060622B1 (en) * 2013-10-22 2019-06-19 Merck Patent GmbH Conjugated polymers

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010020329A1 (en) * 2008-08-18 2010-02-25 Merck Patent Gmbh, Indacenodithiophene and indacenodiselenophene polymers and their use as organic semiconductors
JP2010280623A (ja) * 2009-06-05 2010-12-16 Chisso Corp 平面性の高い分子構造を有する化合物およびこれを用いた有機トランジスタ
GB2472413A (en) * 2009-08-05 2011-02-09 Cambridge Display Tech Ltd Semiconducting compounds useful for organic thin film resistors
JP2014527512A (ja) * 2011-06-28 2014-10-16 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 ハフツングMerck Patent Gesellschaft mit beschraenkter Haftung 有機半導体としてのインダセノ誘導体

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