JP2015501303A - 有機半導体 - Google Patents

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Abstract

本発明は、6,12位において電子求引基で官能化されており、任意に3,9位において可溶化基で置換されている、1つまたは2つ以上のジチエノ[2,3−b:7,8−b’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン(IDTT)単位を含む新規な有機半導体化合物に、それらの製造方法およびそれにおいて使用される遊離体または中間体に、それらを含むポリマー、ブレンド、混合物および配合物に、該化合物、ポリマー、ポリマーブレンド、混合物および配合物の有機電子(OE)デバイスにおける、特に有機光起電(OPV)装置および有機光検出器(OPD)における半導体としての使用に、ならびにこれらの化合物、ポリマー、ポリマーブレンド、混合物または配合物を含むOE、OPVおよびOPDデバイスに関する。

Description

発明の分野
本発明は、6,12位において電子求引基で官能化されており、任意に3,9位において可溶化基で置換されている、1つまたは2つ以上のジチエノ[2,3−b:7,8−b’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン(IDTT)単位を含む新規な有機半導体化合物に、それらの製造方法およびそれにおいて使用される遊離体または中間体に、それらを含むポリマー、ブレンド、混合物および配合物に、該化合物、ポリマー、ポリマーブレンド、混合物および配合物の有機電子(OE)デバイスにおける、特に有機光起電(OPV)装置および有機光検出器(OPD)における半導体としての使用に、ならびにこれらの化合物、ポリマー、ポリマーブレンド、混合物または配合物を含むOE、OPVおよびOPDデバイスに関する。
発明の背景
有機半導体(OSC)材料は、ほとんど近年におけるそれらの急速な発達および有機エレクトロニクスの採算の採れる商業的見通しにより増大する関心を受けている。
重要な1つの特定の領域は、有機太陽光発電(OPV)である。共役ポリマーは、それらが溶解処理手法、例えばスピンキャスト、浸漬コーティングまたはインクジェット印刷などによりデバイスを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た。溶解処理を、無機薄膜デバイスを作るために使用される蒸発手法と比較して、より安価にかつより大きな規模で行うことができる。現在、ポリマーベースの光起電デバイスが、8%を上回る効率を達成している。
理想的な溶解処理可能なOSC分子を得るために、2つの基本的特徴が必須であり、第1に厳密なπ共役核または骨格、および第2にOSC骨格中の芳香族核の好適な官能性である。前者は、π−πオーバーラップを拡張し、最高被占分子軌道および最低空分子軌道(HOMOおよびLUMO)の一次エネルギー準にを規定し、電荷注入および輸送を共に可能にし、光吸収を促進する。後者は、さらにエネルギー準位を微調整し、材料の可溶性およびしたがって処理可能性ならびに固体状態における分子骨格のπ−π相互作用を可能にする。
OPV用途のための共役ポリマーのバンドギャップを低下させる効率的な方法は、電子に富んだモノマー(供与体)を電子欠損モノマー(受容体)と共重合させていわゆる供与体−受容体ポリマーを得ることである。興味深いことには、供与体−受容体コポリマーがOFETにおける高い電荷担体移動度を有する主なタイプのOSC材料を形成することが見出されたが、正確な機構は未だ示されていない。
しかしながら、文献中で報告されている多数の電子供与体モノマーと比較して、現在入手できる電子受容体モノマーの数は、尚比較的少ない。したがって、高度に効率的な供与体−受容体コポリマーおよび高い電子移動度OSCポリマーの両方をもたらす電子受容モノマーのプールを拡張するという、増大しつつある必要性が存在する。
最近、以下に示した構造のインダセノジチオフェン(IDT)−4,9−ジオン(I)および4,9−ビス(ジシアノ−メチリデン)IDT(TCNM−IDT、II)は、n型分子材料として報告されており、後者は底ゲートトップ接触OFETにおける0.33cm/Vsまでの電子移動度を示すと報告されている(CN101798310 A; H. Tian, Y. Deng, F. Pan, L. Huang, D. Yan, Y. GengおよびF. Wang, J. Mater. Chem., 2010, 20(17), 7998を参照)。
化合物Iのコポリマー形態は、Zhao et alによって以前に報告されたが、FET特性は研究されなかった(C. Zhao, Y. ZhangおよびM.-K. Ng, J. Org. Chem., 2007, 72 (17), 6364;C. Zhao, X. Chen, Y. ZhangおよびM.-K. Ng, J. polym. Sci.: Part A: Polym. Chem., 2008, 46, 2680を参照)。
したがって、特には大量生産に好適な方法により、合成が容易であり、良好な構造構築性および膜形成特性を示し、良好な電子特性、特には高い電荷担体移動度、良好な加工性、特には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、有機半導体(OSC)材料、特に電子受容体材料に対する必要性が未だに存在する。特に、OPVセルにおいて使用するために、光活性層による改善された集光が可能となり、従来技術からのポリマーと比較して高いセル効率をもたらすことができる、低いバンドギャップを有するOSC材料への必要性が存在する。
本発明の目的は、特には大量生産に適している方法によって、合成するのが容易であり、特には良好な加工性、高い安定性、有機溶媒への良好な溶解性、高い電荷担体移動度、および低いバンドギャップを示す、有機半導体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にあった。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白である。
本発明の発明者らは、上記の目的の1つまたは2つ以上を、1つまたは2つ以上のジチエノ[2,3−b:7,8−b’]−s−インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン(IDTT)単位を含み、6位,12位において電子求引基で官能化されており、任意に3,9位で可溶化基で置換されており、例えば以下の構造
式中、Rは例えばアルキルまたはフルオロアルキル基であり、Gは電子求引基、例えばシアノ、エステルまたはケトンであり、および式中チオフェン環中のS原子はまた、他のカルコゲン原子、例えばO、SeまたはTeなどによって置き換えられていてもよい、
を有する、小分子、オリゴマーおよび共役ポリマーを含む化合物を提供することにより達成できることを見出した。
本発明のIDTT単位が改善された平坦性を有し、得られたポリマーの改善された電荷移動度およびOPV効率をもたらすことがまた見出された。IDTTの6位および12位に位置する、電子求引置換基Gを有する平面状電子受容キノイドカルボニルまたは面内メチリデン基は、電子受容特性をもたらす。IDTT単位の溶解度は、3位および9位でのアルキル鎖の添加によって改善される。
本発明においてクレームされているIDTT単位を含む化合物が特にバルクヘテロ接合(BHJ)光起電装置において、トランジスタ用途および光起電用途の両方のための魅力的な候補であることがまた見出された。電子受容IDTT単位および電子供与単位のコポリマー、つまり「供与体−受容体」ポリマー中への包含によって、バンドギャップの低下を達成することができ、それによってBHJ光起電装置における改善された集光特性を実現できる。また、3,9位での置換基を変えることにより、化合物の溶解度および電子的特性をさらに最適化することができる。
従来技術において、本発明においてクレームされているIDTT化合物は、現在まで報告されていない。
発明の概要
本発明は、式I
式中、
、X、X、Xは、互いに独立してO、S、SeまたはTeであり、
およびTは、互いに独立してO、C(G)またはN−Gであり、
およびGは、互いに独立して電子求引基であり、
およびRは、互いに独立してH、1〜30個のC原子を有する直鎖状、分枝状または環状アルキルを示し、ここで1個または2個以上の隣接していないC原子は、任意に−O−、−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に置き換えられており、かつここで1個または2個以上のH原子は、任意にF、Cl、Br、IもしくはCNによって置き換えられており、あるいは4〜20個の環原子を有し、任意に置換されているアリール、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示し、
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カルビルもしくはヒドロカルビルであり、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示す、
で表される1つまたは2つ以上の2価の単位を含む化合物に関する。
本発明はさらに、式Iで表される単位を含む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る、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、式Iで表される単位を含む1種または2種以上の化合物、好ましくは1,000Hzおよび20℃で3.3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、有機半導体配合物に関する。
本発明はさらに、式Iで表される単位の半導体ポリマー中の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個または2個以上の繰り返し単位を含み、ここで前記繰り返し単位が式Iで表される単位ならびに/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た1個もしくは2個以上の基を含み、かつここでポリマー中の少なくとも1個の繰り返し単位が式Iで表される少なくとも1個の単位を含む共役ポリマーに関する。
本発明はさらに、式Iで表される単位を含み、反応して本明細書中に記載した共役ポリマーを形成することができる1つまたは2つ以上の反応性基をさらに含むモノマーに関する。
本発明はさらに、電子受容体単位としての式Iで表される1個または2個以上の単位を含み、好ましくは電子供与体特性を有する1個または2個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、本発明の化合物の、電子受容体またはn型半導体としての使用に関する。
本発明はさらに、本発明の化合物の、半導体材料、配合物、ポリマーブレンド、デバイスまたはデバイスのコンポーネント中の電子受容体コンポーネントとしての使用に関する。
本発明はさらに、電子受容体コンポーネントとしての本発明のポリマーを含み、好ましくは電子供与体特性を有する1種または2種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、ポリマーブレンド、デバイスまたはデバイスのコンポーネントに関する。
本発明はさらに、本発明の1種または2種以上の化合物および、好ましくは半導体、電荷輸送、正孔もしくは電子輸送、正孔もしくは電子ブロッキング、電気的伝導性、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から選択される、1種または2種以上の追加の化合物を含む混合物またはポリマーブレンドに関する。
本発明はさらに、本発明の1種または2種以上の化合物および、好ましくはフラーレンまたは置換フラーレンから選択される、1種または2種以上のn型有機半導体化合物を含む、本明細書中に記載した混合物またはポリマーブレンドに関する。
本発明はさらに、本発明の1種または2種以上の化合物、ポリマー、配合物、混合物またはポリマーブレンドおよび任意に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、本発明の化合物、ポリマー、配合物、混合物またはポリマーブレンドの、電荷輸送、半導体、電気伝導性、光伝導性もしくは発光材料としての、または光学的、電気光学的、電子的、エレクトロルミネセントもしくはフォトルミネセントデバイスにおける、またはかかるデバイスのコンポーネントにおける、またはかかるデバイスもしくはコンポーネントを含むアセンブリにおける使用に関する。
本発明はさらに、本発明の化合物、ポリマー、配合物、混合物またはポリマーブレンドを含む、電荷輸送、半導体、電気伝導性、光伝導性または発光材料に関する。
本発明はさらに、本発明の化合物、ポリマー、配合物、混合物もしくはポリマーブレンドを含むか、または本発明の電荷輸送、半導体、電気伝導性、光伝導性もしくは発光材料を含む、光学的、電気光学的、電子的、エレクトロルミネセントもしくはフォトルミネセントデバイス、またはそのコンポーネント、またはそれを含むアセンブリに関する。
光学的、電気光学的、電子的、エレクトロルミネセントおよびフォトルミネセントデバイスは、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)、有機発光ダイオード(OLED)、有機発光トランジスタ(OLET)、有機光起電装置(OPV)、有機光検出器(OPD)、有機太陽電池、レーザーダイオード、ショットキーダイオードおよび光伝導体を含む。
上記デバイスのコンポーネントは、限定されずに、電荷注入層、電荷輸送層、中間層、平坦化層、帯電防止フィルム、ポリマー電解質膜(PEM)、導電性基板および導電性パターンを含む。
かかるデバイスまたはコンポーネントを含むアセンブリは、限定されずに集積回路(IC)、無線自動識別(RFID)タグまたはそれらを含むセキュリティマーキングもしくはセキュリティデバイス、フラットパネルディスプレイまたはそれらのバックライト、電子写真デバイス、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、バイオセンサーおよびバイオチップを含む。
加えて、本発明の化合物、ポリマー、配合物、混合物またはポリマーブレンドを、電池中の、およびDNA配列を検出および識別するためのコンポーネントまたはデバイス中の電極材料として使用することができる。
発明の詳細な説明
本発明の化合物、モノマーおよびポリマーは、合成するのが容易であり、有利な特性を呈する。本発明の共役ポリマーは、デバイス製造プロセスのための良好な加工性、有機溶媒への高い溶解性を示し、溶解処理を使用する大規模生産に特に適している。同時に、本発明のモノマーから誘導されるコポリマーおよび電子供与体モノマーは、低いバンドギャップ、高い電荷担体移動度、BHJ太陽電池における高い外部量子効率、例えばフラーレンとの、p/n型ブレンド中で使用する場合の良好な形態、高い酸化安定性および電子デバイスにおける長い寿命を示し、有機電子OEデバイスのための、特には高い電力変換効率を有するOPVデバイスのための有望な材料である。
式Iで表される単位は特に、n型およびp型半導体化合物の両方、ポリマーまたはコポリマー、特に供与体および受容体単位の両方を含むコポリマー中の(電子)受容体単位として、ならびにバルクヘテロ接合光起電装置における適用に有用であるp型およびn型半導体のブレンドの調製のために好適である。
さらに、該化合物は、以下の有利な特性を示す:
i) IDTT核を、N−ブロモスクシンイミドまたは元素状臭素で容易に臭素化することができる。これらの二臭化物を使用して、広範囲の新たな半導体分子材料ならびに新たなホモポリマーおよびコポリマーを、遷移金属触媒カップリング方法、例えば山本反応(Yamamoto et al., Bull. Chem. Soc. Jpn., 1978, 51(7), 2091;Yamamoto et al., Macromolecules, 1992, 25(4), 1214を参照)、鈴木・宮浦反応(Miyaura et al., Chem. Rev., 1995, 95, 2457を参照)およびスティレ反応(Bao et al., J. Am., Chem., Soc., 1995, 117(50), 12426を参照)などによって製造することができる。
ii) IDTT単位は、高度に共役した新たな電子求引構造を表し、それは、OFETのコンポーネントとして使用されるn型および二極性OSC小分子およびポリマーを構築するための潜在的な構成単位およびモノマーである。電子供与コモノマー単位とカップリングしたかまたは重合した際に、本発明のIDTT単位を使用して、ポリマー光電池のために使用する低バンドギャップOSCポリマー、または色素増感太陽電池のために使用する光増感剤、ならびにOFETのために使用する供与体−受容体OSCポリマーを製造することができる。
iii) IDTT単位の溶解度を、アルキル基の鎖のような可溶化基を3位および9位において加えることにより改善することができる。この種の置換によって、可溶化基がπ分子平面内にとどまることが可能になり、それによってπ−πポリマー骨格の平面間距離が減少し、分子間π−π相互作用の程度が改善される。したがって、太陽電池における改善された電荷担体移動度および改善された電力変換効率が、これらの化合物に対して期待される。
式Iで表される単位、その官能性誘導体、化合物、ホモポリマーおよびコポリマーの合成を、さらに本明細書中で例示するように、当業者に知られており、文献に記載されている方法に基づいて達成することができる。
本明細書において、用語「ポリマー」は一般的に、その構造が実際にまたは概念的に、低い相対分子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、高い相対分子量の分子を意味する(Pure Appl. Chem., 1996, 68, 2291)。用語「オリゴマー」は一般的に、その構造が実際にまたは概念的に、より低い相対分子量の分子から誘導された少数の複数の単位を本質的に含む、中間的な相対分子量の分子を意味する(Pure Appl. Chem., 1996, 68, 2291)。本発明による好ましい意味において、ポリマーは、>1個、すなわち少なくとも2個の繰り返し単位、好ましくは≧5個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個かつ<10個、好ましくは<5個の繰り返し単位を有する化合物を意味する。
本明細書において、単位またはポリマーを示す式、例えば式Iおよびその従属式中で、アスタリスク(「*」)は、隣接した単位または基への結合、およびポリマーの場合においてはポリマー鎖中の隣接した繰り返し単位または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、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、典型的にはそれを反応させてポリマーを形成することができ、モノマー形態において使用するようになっている、反応性基を含まないモノマー化合物を意味する。それとは対照的に、用語「モノマー」は、他に述べない限り、それを反応させてポリマーを形成することができる1つまたは2つ以上の反応性官能基を担持するモノマー化合物を意味する。
「供与体」/「供与(donating)」および「受容体」/「受容(accepting)」の用語は、他に述べない限り、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団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団からそれに移送される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。)
「脱離基」の用語は、特定の反応に関与する分子の残基部分または主要部分であると考えられるものにおける原子から分離される原子または基(帯電または非帯電)を意味する(Pure Appl. Chem., 1994, 66, 1134をも参照)。
「共役」の用語は、主としてsp混成(または任意にまたsp混成)を有するC原子を含む化合物を意味し、それはまた、ヘテロ原子によって置き換えられていてもよい。最も単純な場合において、これは、例えば交互のC−C単結合および二重結合(または三重結合)を有する化合物であるが、また1,4−フェニレンのような単位を有する化合物を含む。この関連での「主として」は、共役の中断をもたらし得る、自然(自発的)発生欠陥を有する化合物が、なお共役化合物と見なされることを意味する。
他に述べない限り、分子量を、数平均分子量Mまたは重量平均分子量Mとして示し、それを、溶離液溶媒、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−ベンゼンなどにおけるポリスチレン基準に対してゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって決定する。他に述べない限り、1,2,4−トリクロロベンゼンは溶媒として使用される。繰り返し単位の合計数としてもまた言及される重合度nは、n=M/Mで与えられる数平均重合度を意味し、式中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「カルビル基」の用語は、いかなる非炭素原子をも有しない(例えば−C≡C−)か、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と組み合わされる(例えばカルボニルなど)のいずれかである、少なくとも1個の炭素原子を含む、任意の1価または多価有機ラジカル部分を示す。「ヒドロカルビル基」の用語は、1個または2個以上のH原子をさらに含み、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/もしくは縮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、極めて好ましくは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、さらには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、さらには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原子を有する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を含み、ここですべてのこれらの基は、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任意に含む。
カルビルまたはヒドロカルビル基は、飽和の、もしくは不飽和の非環式基、または飽和の、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おいて、当該基は、直鎖状または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。先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。炭素原子を有する基とヘテロ原子を有する基との組み合わせ、例えばシリル基、好ましくはトリアルキルシリル基で置換されたアルキニル基、好ましくはエチニルもまた含まれる。
アリールおよびヘテロアリールは、好ましくは、縮合環もまた含んでいてもよく、および任意に1つまたは2つ以上の基Lで置換されている、4〜30個の環のC原子を有する単環式、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−、任意に置換されたシリル、あるいは任意に置換されているおよび任意に1個または2個以上のヘテロ原子を含む1〜40個のC原子を有するカルビルまたはヒドロカルビルから選択され、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、ならびにR、R00、X、PおよびSpは、本明細書中に示した意味を有する。
極めて好ましい置換基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、フェニル、ここでさらに、1個または2個以上のCH基は、Nによって置き換えられていてもよく、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、それらのすべては、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。
極めて好ましい環は、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、それらのすべては、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。それは、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、すなわちここで1個の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、すなわちここで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個のCH基が−O−によって置き換えられており、1個が−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。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個または3個以上の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。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、すなわちここで1個の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ているCH基は、置き換えられている。
フルオロアルキル基は、好ましくは、式中iが1〜15の整数である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、極めて好ましくはC13、または部分的にフッ素化されたアルキル、特に1,1−ジフルオロアルキルであり、そのすべては、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、アキラルな、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)、tert.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。
本発明の他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原子を有する第一、第二または第三級アルキルまたはアルコキシから選択され、ここで1個または2個以上のH原子は、任意にF、または任意にアルキル化もしく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、ヘテロアリールもしくはヘテロアリールオキシによって置き換えられている。このタイプの極めて好ましい基は、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、第三級基の場合においては極めて好ましくは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、これらの基が結合している環への結合を示す。これらの基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に任意に保護される、重合性であるか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、式Iで表され、式中R1〜4の1つまたは2つ以上が基P−Sp−を示すかまたは含む1つまたは2つ以上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、ポリマーを半導体コンポーネントのための薄膜に加工している間またはその後に、基Pを介して、例えばin situでの重合によって架橋して、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、特に半導体または電荷輸送材料として有用である。
好ましくは、重合性または架橋性の基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、上に定義した1個または2個以上の基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、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、本発明のプロセスのために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。さらなる好ましい基Pは、ビニルオキシ、アクリレート、メタクリレート、フルオロアクリレート、クロロアクリレート、オキセタンおよびエポキシ基からなる群から、極めて好ましくはアクリレートまたはメタクリレート基から選択される。
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よって行うことができる。
「スペーサー基」の用語は、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個または2個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であり、
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。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=CY−、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、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。
好ましくは、式Iで表される単位において、X、X、XおよびXは、S、OまたはSe、極めて好ましくはSを示す。
好ましくは、式Iで表される単位は、以下の式から選択される:
式中、R、R、GおよびGは、本明細書中に示した意味を有する。
式Iおよびその好ましい従属式で表される単位において、電子求引基GおよびGは、好ましくは−CN、−C(=O)OR、−C(=O)R、−C(=O)−N(R)、1〜20個のC原子を有するパーフルオロアルキル、−SOまたは−NOから選択される。そこで、RおよびRは、互いに独立してH、1〜20個のC原子を有する直鎖状アルキル、3〜30個のC原子を有する分枝状または環状アルキルを示し、ここで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おり、あるいは4〜20個の環原子を有し、任意に置換されているアリール、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示す。
式Iおよびその好ましい従属式の単位において、RおよびRは、好ましくは、1〜30個のC原子を有し、非置換であるか、または1個もしくは2個以上のF原子によって置換されている直鎖状、分枝状もしくは環状アルキルを示す。
さらに好ましくは、RおよびRの一方はHであり、他方はHとは異なり、好ましくは、1〜30個のC原子を有し、非置換であるか、または1個もしくは2個以上のF原子によって置換されている直鎖状、分枝状または環状アルキルである。
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、そ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、4〜30個の環原子を有する。
式I中のRおよび/またはRが置換アリールまたはヘテロアリールを示す場合には、それは、好ましくは1つまたは2つ以上の基Lによって置換されており、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原子を有する直鎖状、分枝状もしくは環状アルキルから選択され、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−、−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しないように置き換えられており、かつそれは、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基で置換されており、ならびにXはハロゲン、好ましくはF、ClまたはBrであり、ならびにY、Y、RおよびR00は、本明細書中に示した意味を有する。
本発明の化合物は、小分子、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、本明細書中に定義した1個または2個以上の式Iで表される単位を含む。
本発明の好ましいポリマーは、式IIで表される1個または2個以上の繰り返し単位を含む:
−[(Ar−(U)−(Ar−(Ar]− II
式中、
Uは、式Iで表される単位であり、
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、任意に、好ましくは1つまたは2つ以上の基R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、−C(O)OR、−NH、−NR00、−SH、−SR、−SOH、−SO、−OH、−NO、−CF、−SF、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、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、あるいは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C40カルビルもしくはヒドロカルビルであり、
Pは、重合性基または架橋性基であり、
Spは、スペーサー基または単結合であり、
は、ハロゲン、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の整数であり、
ここでポリマーは、式IIで表され、式中bが少なくとも1である少なくとも1個の繰り返し単位を含む。
本発明のさらなる好ましいポリマーは、式IまたはIIで表される単位に加えて、任意に置換されている単環式の、または多環式のアリールまたはヘテロアリール基から選択された1個または2個以上の繰り返し単位を含む。
これらの付加的な繰り返し単位は、好ましくは式IIIから選択される。
−[(Ar−(D)−(Ar−(Ar]− III
式中、Ar、Ar、Ar、a、b、cおよびdは、式IIにおいて定義したとおりであり、Dは、UおよびAr1〜3とは異なり、好ましくは5〜30個の環原子を有し、任意に本明細書中に定義した1つまたは2つ以上の基Rによって置換されており、好ましくは電子供与体特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たアリールまたはヘテロアリール基であり、ここでポリマーは、式IIIで表され、式中bが少なくとも1である少なくとも1個の繰り返し単位を含む。
は、好ましくはRについて示した意味の1つを有する。
本発明の共役ポリマーは、好ましくは式IVから選択される:
式中、
Aは、式IもしくはIIまたはその好ましい従属式で表される単位であり、
Bは、Aとは異なり、任意に置換されている1個または2個以上のアリールまたはヘテロアリール基を含み、好ましくは式IIIから選択される単位であり、
xは>0かつ≦1であり、
yは≧0かつ<1であり、
x+yは1であり、ならびに
nは>1の整数である。
式IVで表される好ましいポリマーは、以下の式から選択される。
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において示した意味の1つを有し、Dは、各出現において同一に、または異なって、式IIIにおいて示した意味の1つを有し、ならびにx、yおよびnは、式IVにおいて定義したとおりであり、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り得、ならびにここで、式IVdおよびIVeにおいて、繰り返し単位[(Ar−(U)−(Ar−(Ar]の少なくとも1つにおいて、および繰り返し単位[(Ar−(D)−(Ar−(Ar]の少なくとも1つにおいて、bは少なくとも1である。
本発明のポリマーにおいて、繰り返し単位の総数nは、好ましくは、2〜10,000である。繰り返し単位の合計数nは、好ましくは≧5、極めて好ましくは≧10、最も好ましくは≧50、および好ましくは≦500、極めて好ましくは≦1,000、最も好ましくは≦2,000であり、前述の繰り返し単位の合計数nの下限および上限の任意の組み合わせを含む。
本発明のポリマーは、ホモポリマーならびにコポリマー、例えば統計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たポリマーである:
− 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群A、すなわちここですべての繰り返し単位は同一である、
− 同一の単位(Ar−U−Ar)および同一の単位(Ar)によって形成されたランダムまたは交互コポリマーからなる群B、
− 同一の単位(Ar−U−Ar)および同一の単位(A)によって形成されたランダムまたは交互コポリマーからなる群C、
− 同一の単位(Ar−U−Ar)および同一の単位(Ar−D−Ar)によって形成されたランダムまたは交互コポリマーからなる群D、
ここで、これらのすべての群において、U、D、Ar、ArおよびArは、本明細書中で定義したとおりであり、群A、BおよびCにおいて、Ar、ArおよびArは単結合とは異なり、群Dにおいて、ArおよびArの1つはまた、単結合を示してもよい。
式IVおよびIVa〜IVeで表される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またはIVa〜IVeで表されるポリマー鎖を示し、RおよびRは、互いに独立して、上に定義したRの意味の1つを有し、好ましくは、互いに独立して、H、F、Br、Cl、I、−CHCl、−CHO、−CR’=CR’’、−SiR’R’’R’’’、−SiR’X’X’’、−SiR’R’’X’、−SnR’R’’R’’’、−BR’R’’、−B(OR’)(OR’’)、−B(OH)、−O−SO−R’、−C≡CH、−C≡C−SiR’、−ZnX’、P−Sp−もしくは末端キャップ基(endcap group)を示し、ここでPおよびSpは式IIにおいて定義した通りであり、X’およびX’’はハロゲンを示し、R’、R’’およびR’’’は、互いに独立して、式Iにおいて示したRの意味の1つを有し、R’、R’’およびR’’’の2つはまた、それらが付着したヘテロ原子と一緒に環を形成してもよい。
式IV、IVa〜IVeおよびVにより表されるポリマーにおいて、xは、単位Aのモル分率を示し、yは、単位Bのモル分率を示し、nは、単位AおよびBの重合度または総数を示す。これらの式は、Aおよび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であり、yが0である場合についてAのホモポリマーを含む。
本発明の別の観点は、式VI
−(Ar−U−(Ar−R VI
式中、U、Ar、Ar、R、R、aおよびbは、式IIおよびVの意味、または本明細書中に記載した好ましい意味の1つを有する、
で表されるモノマーに関する。
特に好ましいのは、以下の式
式中、U、Ar、Ar、RおよびRは、式VIにおいて定義した通りである、
で表されるモノマーである。
特に好ましいのは、式VIで表され、式中RおよびR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、−C≡CSi(Z、−ZnXおよび−Sn(Zからなる群から選択され、ここでXが、ハロゲン、好ましくはCl、BrまたはIであり、Z1〜4が、アルキルおよびアリールからなる群から選択され、各々が任意に置換されており、2つの基Zがまた、一緒に環状基を形成してもよいモノマーである。
好ましくは、Rおよび/またはRは、互いに独立して、1〜20個のC原子を有し、非置換であるかまたは1個もしくは2個以上のF原子によって置換されている直鎖状または分枝状アルキルを示す。
特に好ましいのは、式I、II、III、IV、IVa〜IVe、V、VIならびにそれらの従属式で表される繰り返し単位、モノマーおよびポリマーであり、式中D、Ar、ArおよびArの1つまたは2つ以上は、好ましくは電子供与体特性を有する、以下の式からなる群から選択されたアリールまたはヘテロアリールを示す。
式中、X11およびX12の1つはSであり、他方はSeであり、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17およびR18は、互いに独立してHを示すか、または本明細書中で定義したRの意味の1つを有する。
好ましくは、D、Ar、ArおよびArの1つまたは2つ以上は、式D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D19、D21、D23、D28、D29およびD30からなる群から、極めて好ましくは式D1、D2、D3、D5、D19およびD28から選択される。
式D1における別の好ましい態様の発明において、R11およびR12は、HまたはFを示す。本発明の別の好ましい態様において、式D2、D5、D6、D19、D20およびD28において、R11およびR12は、HまたはFを示す。
さらに好ましいのは、式I、II、III、IV、IVa〜IVe、V、VIおよびそれらの従属式で表される繰り返し単位、モノマーおよびポリマーであり、式中Arは、好ましくは電子受容体特性を有する、以下の式からなる群から選択されたアリールまたはヘテロアリールを示す。
式中、X11およびX12の1つはSであり、他方はSeであり、R11、R12、R13、R14およびR15は、互いに独立してHを示すか、または本明細書中で定義したRの意味の1つを有する。
好ましくは、Arは、式A1、A2、A3、A4、A5、A38およびA44からなる群から、極めて好ましくは式A2およびA3から選択される。
さらに好ましいのは、以下の従属式からなる群から選択されたコポリマーである。
式中、RおよびR’は互いに独立して上に示したRの意味の1つを有し、nは上に示した意味の1つを有する。
本発明の小分子化合物およびオリゴマーは、好ましくは式VII、VIIIおよびIXから選択される。
式中、R、R、T、T、X、X、XおよびXは、式Iにおいて定義した通りであり、
Ar、Ar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、式IIにおいて示したArまたはArの意味の1つまたは本明細書中に示したそれらの好ましい意味の1つを有し、ArおよびArの1つまたは2つはまた、式Iで表される単位を示してもよく、
、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−、あるいは1〜40個のC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示し、およびここで1個または2個以上のC原子は任意にヘテロ原子によって置き換えられており、R、R00およびXは、式IIにおいて定義したとおりであり、
Vは、3〜30個の環原子を有し、任意に置換されているアリールもしくはヘテロアリールであるか、またはCY=CYもしくはC≡Cを示し、
、Yは、互いに独立してH、F、ClまたはCNであり、
e、fは、互いに独立して0、1、2または3を示し、ならびに
zは、2、3または4である。
好ましくは、RおよびRは、H、Fまたは1〜20個のC原子を有する直鎖状もしくは分枝状アルキルもしくはフルオロアルキルを示す。
特に好ましいのは、以下の式から選択された化合物である。
式中、pは0、1、2、3または4であり、XはO、SまたはSeであり、Rは上に示したRの意味の1つを有する。
さらに好ましいのは、式I、Ia〜Ic、II、III、IV、IVa〜IVe、IV1〜IV10、V、VI、VII、VIII、IX、VII1〜VII4および好ましい態様の以下のリストから選択されたそれらの従属式で表される繰り返し単位、モノマーおよびポリマーである:
− yは≧0かつ≦1である、
− 好ましくはすべての繰り返し単位において、b=d=1およびa=c=0である、
− 好ましくはすべての繰り返し単位において、a=b=c=d=1である、
− 好ましくはすべての繰り返し単位において、a=b=d=1およびc=0である、
− 好ましくはすべての繰り返し単位において、a=b=c=1およびd=0である、
− 好ましくはすべての繰り返し単位において、a=c=2、b=1およびd=0である、
− 好ましくはすべての繰り返し単位において、a=c=2およびb=d=1である、
− XおよびXは、Sである、
− XおよびXは、Seである、
− XおよびXは、Oである、
− XおよびXは、Teである、
− TおよびTは、Oを示す、
− TおよびTは、CGを示す、
− TおよびTは、N−Gを示す、
− GおよびGは、−CN、−C(=O)OR、−C(=O)R、−C(=O)−N(R)、1〜20個のC原子を有するパーフルオロアルキル、−SOまたは−NOから選択され、ここでRおよびRは、互いに独立してH、1〜20個のC原子を有する直鎖状アルキル、3〜30個のC原子を有する分枝状または環状アルキルを示し、ここで1個または2個以上のH原子は、Fによって任意に置換されており、あるいは4〜20個の環原子を有し、任意に置換されているアリール、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示し、
− GおよびGは、−CN、−C(=O)H、−C(=O)OR、−C(=O)R、R、SOから選択され、ここでRはC〜C20アルキルであり、RはC〜C20パーフルオロアルキルである、
− GおよびGはCNを示す、
− nは、少なくとも5、好ましくは少なくとも10、極めて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は、少なくとも5,000、好ましくは少なくとも8,000、極めて好ましくは少なくとも10,000、および好ましくは300,000まで、極めて好ましくは100,000までである、
− RおよびRの1つはHであり、他方はHとは異なる、
− RおよびRは、Hとは異なる、
− Rおよび/またはRは、互いに独立して1〜30個のC原子を有する第一級アルキル、3〜30個のC原子を有する第二級アルキル、および4〜30個のC原子を有する第三級アルキルからなる群から選択され、ここで、すべてのこれらの基において、1個または2個以上のH原子は、任意にFにより置き換えられている、
− 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、その各々は、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、4〜30個の環原子を有する、
− Rおよび/またはRは、互いに独立して1〜30個のC原子を有する第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原子を有する第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原子を有する第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、ここで、すべてのこれらの基において、1個または2個以上のH原子は、任意にFにより置き換えられている、
− Rおよび/またはRは、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、その各々は、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は、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、それらのすべては直鎖状または分枝状であり、任意にフッ素化されており、1〜30個のC原子を有する、
− RおよびR00は、HまたはC〜C10アルキルから選択される、
− RおよびRは、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Rは、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、C≡CSi(Z、−ZnXおよび−Sn(Zからなる群から選択され、ここでXはハロゲンであり、Z1〜4は、アルキルおよびアリールからなる群から選択され、各々は任意に置換されており、2つの基Zはまた環状基を形成してもよく、
− RおよびRは、Hを示す、
− Rおよび/またはRは、Fを示す、
− Rおよび/またはRは、式Iにおいて示したRの意味の1つまたは本明細書中に示したRの好ましい意味の1つを有する、
− Rおよび/またはRは、互いに独立して、1〜30個のC原子を有する第一級アルキル、3〜30個のC原子を有する第二級アルキル、および4〜30個のC原子を有する第三級アルキルからなる群から選択され、ここで、すべてのこれらの基において、1個または2個以上のH原子は、任意にFにより置き換えられている、
− 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、その各々は、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、4〜30個の環原子を有する、
− eおよびfは、0である。
− eおよび/またはfは、1または2を示す。
本発明の化合物を、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、またはそれと同様にして合成することができる。他の製造方法を、例から採用することができる。例えば、ポリマーを、アリール−アリールカップリング反応、例えば山本カップリング、鈴木カップリング、スティルカップリング、薗頭カップリング、ヘックカップリングまたはバックウォルドカップリングによって好適に製造することができる。鈴木カップリングおよび山本カップリングが、特に好ましい。重合させてポリマーの繰り返し単位を形成するモノマーを、当業者に知られている方法に従って製造することができる。
好ましくは、ポリマーを、式Iaで表されるモノマーまたは本明細書中に記載したその好ましい態様から製造する。
本発明の別の側面は、式Iで表される1個もしくは2個以上の同一であるかもしくは異なるモノマー単位または式Iaで表されるモノマーを、互いと、および/または1種もしくは2種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させることによる、ポリマーの製造方法である。
好適であり、好ましいコモノマーは、以下の式から選択される。
式中、Ar、Ar、Ar、aおよびcは、式IIの意味の1つまたは本明細書中に示した好ましい意味の1つを有し、Dは式IIIの意味の1つまたは本明細書中に示した好ましい意味の1つを有し、RおよびRは式Vの意味の1つまたは本明細書中に示した好ましい意味の1つを有する。
極めて好ましいのは、式VIまたは式VI1〜VI4から選択された1種または2種以上のモノマーを式Cで表される1種または2種以上のモノマーと、ならびに任意に式DおよびEから選択された1種または2種以上のモノマーと、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させることによる、ポリマーの製造方法である。
例えば、本発明の第1の好ましい態様は、式VI1
−Ar−U−Ar−R VI1
で表されるモノマーを、式C1
−D−R C1
で表されるモノマーと、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させることによる、ポリマーの製造方法に関する。
本発明の第2の好ましい態様は、式VI2
−U−R VI2
で表されるモノマーを、式C2
−Ar−D−Ar−R C2
で表されるモノマーと、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させることによる、ポリマーの製造方法に関する。
本発明の第3の好ましい態様は、式VI2
−U−R VI2
で表されるモノマーを、式C1
−D−R C1
で表されるモノマーおよび式D1
−Ar−R D1
で表されるモノマーと、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させることによる、ポリマーの製造方法に関する。
本明細書中に記載した方法において使用する好ましいアリール−アリールカップリング方法は、山本カップリング、熊田カップリング、根岸カップリング、鈴木カップリング、スティルカップリング、薗頭カップリング、ヘックカップリング、C−H活性化カップリング、ウルマンカップリングまたはバックウォルドカップリングである。特に好ましいのは、鈴木カップリング、根岸カップリング、スティルカップリングおよび山本カップリングである。鈴木カップリングは、例えばWO 00/53656 A1に記載されている。根岸カップリングは、例えばJ. Chem. Soc., Chem. Commun., 1977, 683-684に記載されている。山本カップリングは、例えばT. Yamamoto et al., Prog. Polym. Sci., 1993, 17, 1153-1205またはWO 2004/022626 A1に記載されている。
例えば、山本カップリングを使用する場合、2つの反応性ハロゲン化物基を有するモノマーを、好ましくは使用する。鈴木カップリングを使用する場合、2つの反応性ボロン酸もしくはボロン酸エステル基または2つの反応性ハロゲン化物基を有するモノマーを、好ましくは使用する。スティルカップリングを使用する場合、2つの反応性スタンナン基または2つの反応性ハロゲン化物基を有するモノマーを、好ましくは使用する。根岸カップリングを使用する場合、2つの反応性有機亜鉛基または2つの反応性ハロゲン化物基を有するモノマーを、好ましくは使用する。
鈴木およびスティル重合を使用して、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製造してもよい。統計またはブロックコポリマーを、例えば反応性基の1つがハロゲンであり、他方の反応性基がボロン酸、ボロン酸誘導体基またはおよびアルキルスタンナンである上記のモノマーから製造することができる。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。
特に鈴木、根岸またはスティルカップリングのための好ましい触媒は、Pd(0)錯体またはPd(II)塩から選択される。好ましいPd(0)錯体は、少なくとも1つのホスフィン配位子、例えばPd(PhP)を保有するものである。別の好ましいホスフィン配位子は、トリス(オルト−トリル)ホスフィン、つまりPd(o−TolP)である。好ましいPd(II)塩は、酢酸パラジウム、つまりPd(OAc)を含む。
あるいはまた、Pd(0)錯体を、Pd(0)ジベンジリデンアセトン錯体、例えばトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)、またはPd(II)塩、例えば酢酸パラジウムをホスフィン配位子、例えばトリフェニルホスフィン、トリス(オルト−トリル)ホスフィンまたはトリ(tert−ブチル)ホスフィンと混合することにより製造することができる。
鈴木カップリングを、塩基、例えば炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化リチウム、リン酸カリウムまたは有機塩基、例えばテトラエチルアンモニウムカーボネートもしくはテトラエチルアンモニウムヒドロキシドの存在下で行う。山本カップリングは、Ni(0)錯体、例えばビス(1,5−シクロオクタジエニル)ニッケル(0)を使用する。
上に記載したハロゲンの代替として、式−O−SOで表される脱離基を使用することができ、式中Zは上に記載した通りである。かかる脱離基の特別な例は、トシラート、メシラートおよびトリフラートである。
式I、Ia〜Ic、II、III、IV、IVa〜IVe、IV1〜IV10、V、VI、VII、VIII、IX、VII1〜VII4およびそれらの従属式で表される繰り返し単位、モノマーおよびポリマーの特に好適であり、好ましい合成方法を、以下に示す合成スキームにおいて例示する。
IDTT−ジオンタイプおよびIDTT−アルキリデンタイプの単位の両方の合成プロトコルを、以下のスキーム1に例示的に示し、ここで可溶化アルキル基は、1−ヘプチルデシル基によって例示される。2−ヘプチルウンデカン酸(1)を酸塩化物(2)に変換し、続いて3,4−ジブロモチオフェンでのフリーデル−クラフツアシル化をし、ケトン(3)を得る。3−臭素の2−メルカプト酢酸エチルでの求核置換反応に続いて分子内縮合をし、チエノ[3,2−b]チオフェン(TT)前駆体4を得る。
4上のカルボン酸エステル基を、加水分解、続いて熱的脱カルボキシル化によって除去して、3−ブロモ−6−アルキル−TT6を得、それを次にリチウム化−プロトン化プロセスにより脱臭素化して、3−アルキル−TT7を得た。7のワンポットリチウム化−スタンニル化、続いてジエチル2,5−ジブロモテレフタレートとのスティルクロスカップリングによって、ビス−TTテレフタレート8が得られ、それを、標準状態の下で対応する二酸9に加水分解した。9を塩化オキサリルで処理することにより製造した二酸クロリドは、AlClの存在下での2倍の環閉鎖を受けて、3、9−IDTT−ジオン10を得た。3,9−ジアルキル−2,8−ジブロモIDTTジオン(11)を、10のN−ブロモスクシンイミド(NBS)での直接の臭素化によって合成した。
2,8−ジブロモ−TCNM−IDTT12を、ジオンをマロノニトリルおよびTiClで処理することにより得た。あるいはまた、3,9−ジアルキル−IDTT−ジオン(10)を3,9−ジアルキル−TCNM−IDTTに変換し、それに次に二臭素化を施してモノマー12を得ることができる。
IDTT単位の典型的な共重合反応を、スキーム2の特定のコモノマーについて例示的に説明する。
本明細書において記載したモノマーおよびポリマーの製造の新規な方法は、本発明の別の側面である。
本発明の化合物およびポリマーをまた、混合物またはポリマーブレンドにおいて、例えばモノマー化合物と一緒に、または電荷輸送、半導体、導電性、光伝導性および/または発光半導体特性を有する他のポリマーと一緒に、または例えばOLED装置において中間層もしくは電荷ブロッキング層として使用するための正孔ブロッキングもしくは電子ブロッキング特性を有するポリマーと共に使用することができる。
したがって、本発明の他の側面は、前述の特性の1つまたは2つ以上を有する本発明の1種または2種以上のポリマーおよび1種または2種以上のさらなるポリマーを含むポリマーブレンドに関する。これらのブレンドを、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製造することができる。典型的には、ポリマーを、互いに混合するかまたは好適な溶媒に溶解し、溶液を合わせる。
本発明の他の側面は、本明細書中に記載した1種または2種以上の小分子、ポリマー、混合物またはポリマーブレンドおよび1種または2種以上の有機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、N,N−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に対し、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に対し、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。
特に好ましい溶媒の例は、限定されずにジクロロメタン、トリクロロメタン、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、N,N−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/またはその混合物を含む。
化合物またはポリマーの溶液中の濃度は、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、当該溶液はまた、例えばWO 2005/055248 A1に記載されているように、レオロジー特性を調整するための1種または2種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、以下のカテゴリーの1つとして評価する:完全な溶液、境界的な溶液または不溶物。等高線を描画して、溶解性と不溶性とを分割する溶解度パラメーター−水素結合限界の外形を描く。溶解性領域内にある「完全な」溶媒を、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, p9-10, 1986"に記載されているように同定することができる。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が、かかる手順によって、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。
本発明の化合物およびポリマーをまた、本明細書中に記載したデバイス中のパターン形成したOSC層において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の用途のために、小さい構造またはパターンを生成して、コスト(より大きいデバイス/単位面積)および電力消費を低下させることが、一般的に望ましい。本発明のポリマーを含む薄層のパターン形成を、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(laser patterning)によって行うことができる。
電子または電気光学的デバイスにおいて薄層として使用するために、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を、任意の好適な方法によって堆積させてもよい。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。溶液堆積法が、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。
好ましい堆積手法は、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、ノズル印刷、文字プレス印刷(letter-press printing)、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、逆ローラー印刷、オフセット印刷、乾式オフセット印刷、フレキソ印刷、ウェブ印刷(web printing)、スプレーコーティング(spray coating)、カーテンコーティング、ブラシコーティング、スロット染料コーティングまたはパッド印刷を含む。
インクジェット印刷は、高解像度層およびデバイスを製造する必要がある場合に特に好ましい。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ディスペンシングによって適用してもよい。好ましくは、産業用圧電型プリントヘッド、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、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によって製造されているものまたは単一ノズルマイクロディスペンサー、例えばMicrodropおよびMicrofabによって生産されているものを、使用してもよい。
インクジェット印刷またはマイクロディスペンシングによって適用するために、化合物またはポリマーを、先ず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、選択したプリント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、プリントヘッドの内側で乾燥する溶液によって引き起こされた作動性の問題を防止しなければならない。上記で述べた溶媒とは別に、好適な溶媒は、置換および非置換のキシレン誘導体、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。
本発明の化合物またはポリマー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ており、ここで当該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であるベンゼン環を有す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。かかる溶媒によって、化合物またはポリマー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コンポーネント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(isodurene)、テルピノレン、シメン、ジエチルベンゼン。溶媒は溶媒混合物であり得、それは2種または3種以上の溶媒の組み合わせであり、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。かかる溶媒(単数または複数)はまた、堆積した層におけるフィルム形成を増強し、層中の欠陥を低減する。
インクジェット流体(それは溶媒、結合剤および半導体化合物の混合物である)は、好ましくは20℃で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、例えば界面活性化合物、潤滑剤、湿潤剤、分散剤、疎水剤(hydrophobing agent)、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り得る希釈剤、補助剤、着色剤、染料または顔料、感光剤、安定剤、ナノ粒子または阻害剤から選択された1種または2種以上のさらなる構成成分または添加剤を含むことができる。
本発明の化合物およびポリマーは、光学的、電気光学的、電子的、エレクトロルミネセントまたはフォトルミネセントコンポーネントまたはデバイスにおける電荷輸送、半導体、導電性、光伝導性または発光材料(light mitting material)として有用である。これらのデバイスにおいて、本発明のポリマーを、典型的には薄層またはフィルムとして適用する。
したがって、本発明はまた、電子デバイスにおける半導体化合物、ポリマー、ポリマーブレンド、配合物または層の使用を提供する。当該配合物を、様々なデバイスおよび機器における高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で使用してもよい。したがって、他の側面において、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、本発明の化合物、ポリマー、ポリマーブレンドまたは配合物を含む。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、厚さ約1ミクロン未満であり得る。当該層を、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手法のいずれかによって堆積させてもよい。
本発明はさらに、本発明の化合物、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、OPD、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、電子写真記録装置、有機記憶装置、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。
特に好ましい電子デバイスは、OFET、OLED、OPVおよびOPD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またはOPD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、本発明のポリマーによって構成する。n型半導体は、無機物質、例えば酸化亜鉛(ZnO)、酸化亜鉛スズ(ZTO)、酸化チタン(TiO)、酸化モリブデン(MoO)、酸化ニッケル(NiO)もしくはセレン化カドミウム(CdSe)、あるいは有機物質、例えばグラフェンまたはフラーレンまたは置換フラーレン、例えばICBAのようなインデン−C60−フラーレンビス付加体、あるいは「PCBM−C60」または「C60PCBM」としても知られており、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、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、あるいは例えばC61フラーレン基、C70フラーレン基、もしくはC71フラーレン基を有する構造的に類似した化合物、または有機ポリマーであり得る(例えばCoakley, K. M.およびMcGehee, M. D. Chem. Mater. 2004, 16, 4533を参照)。
好ましくは、本発明のポリマーを、n型半導体、例えばフラーレンもしくは置換フラーレン、例えばPCBM−C60、PCBM−C70、PCBM−C61、PCBM−C71、ビス−PCBM−C61、ビス−PCBM−C71、ICBA(1’,1’’,4’,4’’−テトラヒドロ−ジ[1,4]メタノナフタレノ[1,2:2’,3’;56,60:2’’,3’’][5,6]フラーレン−C60−Ih、グラフェン、または金属酸化物、例えばZnO、TiO、ZTO、MoO、NiOとブレンドして、OPVまたはOPDデバイス中の活性層を形成する。デバイスは、好ましくはさらに、活性層の一方の側の透明または半透明基板上に第1の透明または半透明電極、および活性層の他方の側上に第2の金属または半透明電極を含む。
さらに好ましくは、OPVまたはOPDデバイスは、活性層と第1のまたは第2の電極との間に、正孔輸送層および/または電子ブロッキング層として作用する1つまたは2つ以上の追加の緩衝層を含み、それは、材料、例えば金属酸化物、例えばZTO、MoO、NiO、共役ポリマー電解質、例えばPEDOT:PSS、共役ポリマー、例えばポリトリアリールアミン(PTAA)、有機化合物、例えばN,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(1−ナフチル)(1,1’−ビフェニル)−4,4’ジアミン(NPB)、N,N’−ジフェニル−N,N’−(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(TPD)を含み、あるいはまた正孔ブロッキング層および/または電子輸送層、それは材料、例えば金属酸化物、例えばZnO、TiO、塩、例えばLiF、NaF、CsF、共役ポリマー電解質、例えばポリ[3−(6−トリメチルアンモニウムヘキシル)チオフェン]、ポリ(9,9−ビス(2−エチルヘキシル)−フルオレン]−b−ポリ[3−(6−トリメチルアンモニウムヘキシル)チオフェン]またはポリ[(9,9−ビス(3’−(N,N−ジメチルアミノ)プロピル)−2,7−フルオレン)−alt−2,7−(9,9−ジオクチルフルオレン)]または有機化合物、例えばトリス(8−キノリノラト)−アルミニウム(III)(Alq)、4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリンを含む。
本発明のポリマーのフラーレンまたは修飾フラーレンとのブレンドまたは混合物において、比率ポリマー:フラーレンは、好ましくは重量比で5:1〜1:5、より好ましくは重量比で1:1〜1:3、最も好ましくは重量比で1:1〜1:2である。ポリマー結合剤もまた、5〜95重量%含まれていてもよい。結合剤の例は、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)を含む。
BHJ OPVデバイス中の薄層を作成するために、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を、任意の好適な方法によって堆積させてもよい。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。溶解堆積法が、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。
好ましい堆積手法は、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、ノズル印刷、文字プレス印刷、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、逆ローラー印刷、オフセット印刷、乾式オフセット印刷、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、スロット染料コーティングまたはパッド印刷を含む。OPVデバイスおよびモジュールの製作のために、フレキシブル基板に適合する領域印刷方式、例えばスロット染料コーティング、スプレーコーティングなどが、好ましい。
本発明のポリマーのC60もしくはC70フラーレンまたは修飾フラーレン、例えばPCBMとのブレンドまたは混合物を含む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、両方のコンポーネント、すなわちp型およびn型の完全な溶解を確実にし、選択した印刷方法によって導入された境界条件(例えばレオロジー特性)を考慮しなければならない。
有機溶媒を、一般的にこの目的のために使用する。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された芳香族溶媒を含む塩素化溶媒であり得る。例は、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、メシチレンおよびそれらの組み合わせを含むが、それらには限定されない。
OPVデバイスは、例えば文献から知られているあらゆるタイプであり得る(例えばWaldauf et al., Appl. Phys. Lett., 2006, 89, 233517を参照)。
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で):
− 任意に基板、
− アノードとして作用する、好ましくは金属酸化物、例えばITOを含む高い仕事関数の電極、
− 好ましくは、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−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−4,4’−ジアミン)の有機ポリマーまたは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、
− 「活性層」とも称され、p型およびn型有機半導体を含み、例えばp型/n型二重層として、もしくは別個のp型および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、BHJを形成し得る層、
− 任意に、例えばLiFを含む、電子輸送特性を有する層、
− カソードとして作用する、好ましくは金属、例えばアルミニウムを含む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、
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で):
− 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金属酸化物電極、
− 好ましくは金属酸化物、例えばTiOまたはZnを含む、正孔ブロッキング特性を有する層、
− p型およびn型有機半導体を含み、電極間に位置し、例えばp型/n型二重層として、もしくは別個のp型および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、BHJを形成し得る、活性層、
− 好ましくは、例えばPEDOT:PSSまたはTBDまたはNBDの有機ポリマーまたは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、
− アノードとして作用する、高い仕事関数の金属、例えば銀を含む電極、
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、
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型半導体材料を、好ましくは、上で記載したように、材料、例えばポリマー/フラーレン系から選択する。
活性層を基板上に堆積させる場合には、それはBHJを形成し、当該相はナノスケールレベルにおいて分離する。ナノスケール相分離に関する議論のために、Dennler et al, Proceedings of the IEEE, 2005, 93 (8), 1429またはHoppe et al, Adv. Func. Mater, 2004, 14(10), 1005を参照。任意のアニーリングステップが、次にブレンド形態およびしたがって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ための別の方法は、高沸点添加剤を含んで相分離を理にかなった方法で促進し得るOPV(BHJ)デバイスの製作の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他の添加剤が、高効率太陽電池を得るために使用された。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。
本発明の化合物、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むOFETであって、有機半導体チャネルが、本発明の化合物、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、前記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に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されている参考文献に記載されている。利点、例えば本発明の化合物の可溶特性を使用した低コスト生産およびそれによる大きい表面の加工性のため、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ー用途である。
OFETデバイス中のゲート、ソースおよびドレイン電極ならびに絶縁および半導体層を、任意の順序で配置してもよく、ただしソースおよびドレイン電極をゲート電極から絶縁層によって分離させ、ゲート電極および半導体層は共に、絶縁層と接触しており、ソース電極およびドレイン電極は共に、半導体層と接触している。
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、本明細書中に記載した化合物、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、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、好ましくはフルオロポリマー、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(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から入手可能、カタログ番号12380)である。他の好適なフルオロポリマー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、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(または誘電定数)を有する有機誘電材料(「low k材料」)である。
セキュリティー用途において、本発明の半導性材料を有する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ーマーキングのために使用して、有価証券、例えば銀行券、クレジットカードまたは身分証明書、国家のID文書、免許証または金銭的価値を有する任意の製品、例えば切手、チケット、株式、小切手などを認証し、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アクティブ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バックライト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つ以上の電子輸送および/または正孔輸送層の間にはさまれている。電気的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、発光相の方向に移動し、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)単位の励起およびひいては発光がもたらされる。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、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セント特性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において使用するのに適しているモノマー、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およびそこ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、例えば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、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。
本発明のさらなる側面は、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、高い伝導性を有する高度に非局在化されたイオン形態の生成がもたらされる。これは、一般的なドーパントへの接触で生じ得る。ドーピングの好適なドーパントおよび方法は、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還元反応において酸化剤または還元剤で処理して、材料中に非局在化されたイオン中心を形成し、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(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。
本発明の化合物の伝導性形態を、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のためのフィルムおよびタッチスクリーン、帯電防止フィルム、印刷された伝導性基板、電子的用途、例えば印刷回路板およびコンデンサーにおけるパターンまたは区域を含むが、これらに限定されない用途における有機「金属」とし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., Nat. Photonics, 2008, 2, 684に記載されているように、有機プラズ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、LCDまたはOLEDデバイスにおける配向層において、または配向層として、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、配向層の電気伝導率を増大させることができる。LCDにおいて使用した場合には、この増大した電気伝導率によって、切り替え可能なLCDセルにおける悪影響の残留dc効果を低減させ、画像固着(image sticking)を抑制させるか、または、例えば強誘電体LCDにおいては、強誘電体LCの自発的な分極電荷の切り替えによって発生した残留電荷を低減させることができる。
配向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した場合には、この増大した電気伝導率によって、発光材料のエレクトロルミネセンスを増強させることができる。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形成することができ、それは、前記異方性フィルム上に提供された液晶媒体における配向を誘発または増強するための配向層として特に有用である。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。かかる使用は、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。
文脈が他に明白に示さない限り、本明細書中で使用した用語の複数形は、本明細書中で単数形を含むものと解釈するべきであり、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「含有する(contain)」の語ならびに例えば当該語の変化形、例えば「含む(comprising)」および「含む(comprises)」は、「含むがこれらには限定されない」を意味し、他のコンポーネントを除外することを意図しない(および除外しない)。
本発明の先の態様に対する変法を、依然として本発明の範囲内にある一方で、なすことができることが、認識される。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、同等であるかまたは同様の目的を果たす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、開示した各特徴は、同等であるかまたは同様の特徴の包括的な一連のもののみの1つの例である。
本明細書中に開示したすべての特徴を、かかる特徴および/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き、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、本発明のすべての側面において適用可能であり、あらゆる組み合わせにおいて使用され得る。同様に、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。
本明細書中で、他に述べない限り、百分率は重量パーセントであり、温度を摂氏度で示す。絶縁定数ε(「誘電率」)の値は、20℃および1,000Hzで得られた値を指す。
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するが、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
モノマー2,8−ジブロモ−3,9−ビス(1−ヘプチルデシル)IDTT−6,12−ジオン(11)を、以下に記載するように製造した。
2−ヘプチルウンデカノイルクロリド(2)
2−ヘプチルウンデカン酸(50.0cm;146.94mmol)およびDMF(0.5cm)を乾燥ジクロロメタン(100cm)に溶解した溶液に、シュウ酸ジクロリド(30cm;354.54mmol)を1時間にわたり滴加した。黄色溶液(わずかに乳状)を、22℃で20時間撹拌した。溶媒を真空蒸発によって除去し、黄色の油残留物を真空中で(0.27mBar)126〜130℃で蒸留して、淡黄色液体(43.0g、97%)を得た。生成物を、その後の反応のために直接使用した。
3,4−ジブロモチエニル−2−ヘプチルウンデカン−1−オン(3)
3,4−ジブロモチオフェン(12.84cm;115.00mmol)およびAlCl(33.7g;253.00mmol)を乾燥DCM(250cm)に懸濁させた懸濁液に、−5℃で、シリンジを介して、2−ヘプチルウンデカノイルクロリド(35.0g;115.5mmol)を滴加した。得られた深いオレンジ色の懸濁液を冷却しながら1時間撹拌し、次に粉砕した氷(約500g)中に注ぐことにより加水分解した。混合物を、30分間激しく撹拌した。乳白色のDCM層を分離し、水層をジエチルエーテル(100cm)で1回抽出した。合わせた有機乳状溶液を、KCOおよびMgSOで乾燥し、次に真空で蒸発乾固させた。残留した黄色油をシリカ(4:1 軽質ペトロール−dcm)上でフラッシュクロマトグラフィー分離して、淡黄色液体(43.29g、74%)を得た。
エチル6−ブロモ−3−(1−ヘプチルデシル)チエノ[3,2−b]チオフェン−2−カルボキシレート(4)
化合物3(38.20g;75.14mmol)およびKCO(31.154g;225.42mmol)のDMF(200.0cm)中の混合物に、メルカプト酢酸エチル(9.25cm;82.65mmol)および18−クラウン−6(0.500g)を加えた。懸濁液を100℃(外部)で23時間撹拌して、白色固体を有するオレンジ色溶液を得た。混合物を22℃に冷却し、無機沈殿物を吸引濾過によって除去し、ジエチルエーテルで洗浄した。濾液を真空蒸発乾固させ、残留暗黄色油を石油エーテル(40−60)に溶解し、次にシリカプラグを通して濾過し、2:1 石油エーテル−dcmで洗浄して、クリアな黄色の液体(32.68g、82%)を得た。
6−ブロモ−3−(1−ヘプチルデシル)チエノ[3,2−b]チオフェン−2−カルボン酸(5)
化合物4(37.00g;69.86mmol)をエタノール(200cm)に溶解した溶液に、水酸化ナトリウム(8.382g;209.58mmol)を水(20cm)に溶解した溶液を加えた。反応混合物を還流で20時間撹拌して、オレンジ色のクリアな溶液を得た。溶媒を真空蒸発によって除去した。水200cmを加え、続いて濃塩酸を撹拌下で水相が酸性となるまで滴加した。混合物をr.t.で30分間撹拌し、油沈殿物をdcm(2×100cm)中に採取した。dcm溶液を3:1 石油エーテル−dcm、純粋なdcmおよび次に3:1 dcm−ジエチルエーテルで洗浄したシリカ上でフラッシュカラムした。生成物を、最後の画分から黄色油として得た(32.09g、92%)。
3−ブロモ−6−(1−ヘプチルデシル)−チエノ[3,2−b]チオフェン(6)
化合物5(32.09g;63.98mmol)、銅粉末(2.44g;38.39mmol)をキノリン(50cm;421.96mmol)に懸濁させた懸濁液を、230℃(外部)に1.5時間、撹拌しながら窒素雰囲気下でCO発生が停止するまで加熱した。反応混合物を、次にr.t.に自然に冷却し、石油エーテル(40−60)(200cm)を加えた。混合物を、セライト(Celite)パッドを通して吸引濾過し、石油エーテルで十分洗浄した。
濾液を氷浴で冷却し、続いて10%HClを撹拌下で水相が酸性となるまで(pH約1)加え、混合物を30分間激しく撹拌した。混合物を石油エーテル(40−60)(2×100cm)で抽出し、溶液をMgSOで乾燥し、次に真空下で濃縮して乾燥させて、淡い茶色の油を得た。油を石油エーテルに溶解し、シリカ(石油エーテルで洗浄した)上でフラッシュカラムして、淡黄色液体(26.13g、89%)を得た。
3−(1ヘプチルデシル)チエノ[3,2−b]チオフェン(7)
3−ブロモ−6−(1−ヘプチルデシル)チエノ[3,2−b]チオフェン(13.727g;30.00mmol)を無水ジエチルエーテル(100cm)に溶解した溶液を、−78℃に冷却し、続いてn−BuLi(16.0cm;40.00mmol)を20分にわたって滴加して、クリアな黄色の溶液を得た。溶液を冷却しながら40分間撹拌し、水(10cm)を加えた。冷却浴を除去し、混合物をrtで10分間撹拌した。塩化アンモニウム溶液(飽和、50cm)を加え、混合物を30分間撹拌した。エーテル層を分離し、水層をジエチルエーテル(30cm)で1回抽出した。合わせたエーテル溶液を蒸発乾固させ、残留黄色油をPE(40−60)に溶解し、次にPEで洗浄したシリカプラグ(10cm)を通して濾過して、黄色油を得た(11.24g、99%)。
ジエチル2,5−ビス−[6−(1−ヘプチルデシル)チエノ[3,2−b]チオフェン−2−イル]テレフタレート(8)
3−(1−ヘプチルデシル)チエノ[3,2−b]チオフェン(11.06g;29.21mmol)を無水THF(100cm)に溶解した溶液を、−78℃に冷却し、n−BuLi(11.7cm;29.21mmol)を10分にわたり加えた。混合物を低温で3時間撹拌して、黄色懸濁液を得た。塩化トリブチルスズ(8.3cm;29.21mmol)を溶液中に一部分でシリンジ注入した。クリアな黄色溶液を冷却浴で15時間撹拌し、温度を自然に室温に放置して上昇させた。ジエチル2,5−ジブロモテレフタレート(4.750g;12.50mmol)、Pd(PPhCl(264mg;0.38mmol)および乾燥DMF(25cm)の固体を、連続的に加え、混合物を加熱して還流させた。
蒸留ヘッドをフラスコ上に取り付け、約100cmの溶媒を蒸留によって除去した。残留オレンジ色溶液を還流で22時間撹拌して、淡い茶色の溶液を得た。溶液を真空下で蒸発乾固させた。残留した淡い茶色の液体を、3:1 PE/dcmで、次に2:1 PE/dcmで溶出したシリカ上でフラッシュカラムして、生成物を黄色油として得た(8.82g、72%)。油は、週末にわたってガス戸棚の中で放置することで黄色結晶へ変わった。
2,5−ビス−[6−(1−ヘプチルデシル)チエノ[3,2−b]チオフェン−2−イル]テレフタル酸(9)
ジエチルエステル8(9.040g;9.27mmol)を、メタノール(150cm)およびTHF(50cm)と混合し、続いてNaOH(3.0g;75.00mmol)を水(5cm)に溶解した溶液を加える。懸濁液を還流で15時間撹拌して、クリアな黄色の溶液を得た。溶媒を真空蒸発によって除去した。DCM(50cm)および水(50cm)を加え、続いて濃HClを撹拌下で水相が酸性となるまで加えた。DCM相を分離し、水相をdcm(2×25cm)で抽出した。合わせた黄色DCM溶液をMgSOで乾燥し、次に5%のジエチルエーテルを含むDCMで洗浄したシリカプラグ(10cm)を通して濾過した。明るい黄色の濾液を蒸発乾固させて、生成物を黄色固体として得た(8.61g、100%)。生成物を、さらに精製せずにその後の反応のために直接使用した。
3,9−ビス(1−ヘプチルデシル)IDTT−6,12−ジオン(10)
テレフタル酸9(8.60g;9.35mmol)を無水DCM(100cm)に溶解したクリアな黄色の溶液に、塩化オキサリル(10cm;118.18mmol)および2滴のDMFを加えた。赤橙色混合物をrtで20時間撹拌して、淡い赤色の溶液を得た。溶媒を真空蒸発によって除去して、赤色油を得た。油を乾燥dcm(50cm)に溶解し、溶液に、氷−アセトン浴で冷却した、AlCl(6.74g;50.51mmol)を乾燥DCM(50cm)に懸濁させた撹拌した懸濁液中にカニューレ挿入した。
茶色混合物を冷却しながら2時間撹拌し、次に粉砕した氷および水で加水分解した。DCMを真空エバポレーターで除去し、水相および粗生成物が残留した。メタノール(100cm)を加え、混合物を吸引濾過に先立って十分に粉末にした。フィルター上の茶色−青色粘着性固体を水およびメタノールで洗浄し、次に空気乾燥した。粗生成物の固体を、4:1 PE−dcmで溶出したシリカ上のフラッシュクロマトグラフィーによって精製して、純粋な生成物を青色固体として得た(3.67g、42.5%)。
2,8−ジブロモ−3,9−ビス(1−ヘプチルデシル)IDTT−6,12−ジオン(11)
IDTT−ジオン10(3.670g;3.98mmol)をクロロホルム(100cm)に溶解した溶液に、酢酸(25cm)およびNBS(1.572g;8.75mmol)を一部分で加えた。溶液を22℃で17時間撹拌した。溶液を、固体が砕け始めるまで回転蒸発によって濃縮した。メタノール(50cm)を加え、灰色−青色固体を吸引濾別し、メタノールで洗浄した。粗生成物を、シリカ上のフラッシュカラムクロマトグラフィーによって、4:1 PE(40−60)−dcmを溶離剤として使用してさらに精製して、純粋な生成物を淡い灰色−緑色固体として得た(4.01g、97%)。
例2
ポリ[3,9−ビス(1−ヘプチルデシル)IDTT−6,12−ジオン−alt−2,5−チエノ[3,2−b]チオフェニレン]を、以下に記載するように製造した。
2,8−ジブロモ−3,9−ビス(1−ヘプチルデシル)IDTT−6,12−ジオン(11)(520.610mg;0.50mmol)、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(232.920mg;0.50mmol)、Pd(PPhCl(11.500mg;0.02mmol)および無水トルエン(10cm)の混合物を、窒素を1時間Schlenk管中にバブリングすることにより脱気した。管を密閉し、次に100℃で17時間撹拌して、黄褐色スラリーを得た。管を油浴から上げ、5分間自然に冷却し、続いて2−ヨードチオフェン(0.25ml)を加えた。
混合物を100℃で1時間撹拌し、続いてトルエン(5cm)を加えた。混合物を100℃でさらに1時間撹拌した。黄褐色の粘性溶液を、撹拌したメタノール(300cm)中に沈殿させた。固体の沈殿物を吸引濾過によって採集し、メタノールで洗浄し、次にアセトン、シクロヘキサンおよびトルエンでのソックスレー抽出を施した。残留物を最後にクロロベンゼンで溶解し、再びメタノールから沈殿させて、吸引濾過および乾燥の後に茶色のポリマー固体を得た(0.41、80%)。GPC(クロロベンゼン、50℃)による分子量;Mn=24,400、Mw=75,800、Pd=3.11。
例3
ポリ[3,9−ビス(1−ヘプチルデシル)IDTT−6,12−ジオン−alt−2,2’−ジチオフェン−5,5’−イレン]を、以下に記載するように製造した。
例2の合成と同様にして、2,8−ジブロモ−3,9−ビス(1−ヘプチルデシル)IDTT−6,12−ジオン(11)(520.610mg;0.50mmol)、5,5’−ビス(トリメチルスタンナニル)[2,2’]ビチオフェン(245.938mg;0.50mmol)、Pd(PPhCl(11.500mg;0.02mmol)のトルエン(9.0cm)およびDMF(1.0cm)中の混合物を、1時間脱気し、次に2時間110℃で撹拌して、粘性の緑褐色溶液を得た。ブロモベンゼン(0.1cm;0.95mmol)をこの段階で加え、混合物を、トリブチルフェニルスタンナン(0.4cm;1.23mmol)の添加前に110℃でさらに1時間撹拌した。
緑褐色の混合物を、さらに1時間撹拌し、次にrtに冷却し、撹拌したメタノール(250cm)中に沈殿させた。茶色がかったポリマー固体を吸引濾過によって採集し、メタノール、次にアセトンで洗浄した。ポリマーを、アセトン、石油エーテル(40−60)、シクロヘキサンおよびクロロホルムでのソックスレー抽出によって連続的に精製した。クロロホルム溶液を濃縮し、メタノール中に沈殿させた。吸引濾過および真空下での乾燥によって、ポリマーが茶色固体として得られた(0.34g、64%)。分子量をGPC(クロロベンゼン、50℃)によって決定した:Mn=30,000g/mol、Mw=72,500g/mol、Pd=2.42。
例4
ポリ[3,9−ビス(1−ヘプチルデシル)IDTT−6,12−ジオン−alt−4,8−ジドデシルベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェン−2,6−イレン]を、以下に記載するように製造した。
例2の合成と同様にして、2,8−ジブロモ−3,9−ビス(1−ヘプチルデシル)IDTT−6,12−ジオン(11)(520.610mg;0.50mmol)、4,8−ジドデシル−2,6−ビス(トリメチルスタンナニル)ベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェン(426.268mg;0.50mmol)、Pd(PPhCl(11.500mg;0.02mmol)の無水トルエン(9.0cm)およびDMF(1.0cm)中の混合物を、窒素をバブリングすることにより1時間脱気し、次に110℃で16時間撹拌した。
トリブチルフェニルスタンナン(0.200cm;0.61mmol)を加え、混合物を、ブロモベンゼン(0.1cm;0.95mmol)の添加前に110℃でさらに1時間撹拌した。濃緑色の混合物をさらに1時間撹拌した。緑褐色溶液をrtに冷却し、次に撹拌したメタノール(300cm)中に沈殿させた。茶色がかったポリマー固体繊維を吸引濾過によって採集し、メタノールおよびアセトンで洗浄した。ポリマー固体を、アセトン、石油エーテル(40−60)およびクロロホルムでのソックスレー抽出によってさらに精製した。アセトンおよびPE溶液を廃棄し、濃緑色のクロロホルム溶液を濃縮し、次にメタノール中に沈殿させた。ウグイス色ポリマー固体を吸引濾過によって採集し、メタノールで洗浄し、真空下で乾燥した(0.22g、32%)。分子量をGPC(クロロベンゼン、50℃)によって決定した:Mn=27,000g/mol、Mw=94,700g/mol、Pd=3.51。
例5
トランジスタ製作および測定: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−ドレイン電極を備えたXGガラス基板上に製作した。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中で連続的に各々1分間超音波処理し、最後に空気中でスピン乾燥した。Au電極を、5×10−6mBar真空下で0.1〜0.2nm/sの速度で堆積させた。7mg/cmの濃度でのo−ジクロロベンゼン中のポリマー溶液を、最上部上にスピンコートし、続いてフッ素重合体誘電体材料(D139)をスピンコートした。最後に、Auゲート電極を熱的蒸発によって堆積させた。トランジスタデバイスの電気的特徴づけを、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。飽和型におけるポリマー2〜4についての電荷担体移動度(μsat)を計算し、表1に示す。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。

Claims (27)

  1. 式I
    式中、
    、X、X、Xは、互いに独立してO、S、SeまたはTeであり、
    およびTは、互いに独立してO、C(G)またはN−Gであり、
    およびGは、互いに独立して電子求引基であり、
    およびRは、互いに独立してH、1〜30個のC原子を有する直鎖状、分枝状または環状アルキルを示し、ここで1個または2個以上の隣接していないC原子は、任意に−O−、−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に置き換えられており、かつここで1個または2個以上のH原子は、任意にF、Cl、Br、IもしくはCNによって置き換えられており、あるいは4〜20個の環原子を有し、任意に置換されているアリール、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示し、
    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カルビルもしくはヒドロカルビルであり、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示す、
    で表される1つまたは2つ以上の2価の単位を含む、化合物。
  2. 式Iで表される単位において、X、X、XおよびXがS、OまたはSe、好ましくはSを示すことを特徴とする、請求項1に記載の化合物。
  3. 式Iで表される単位が以下の式:
    式中、R、R、GおよびGは請求項1または2において示した意味を有する、
    から選択されることを特徴とする、請求項1または2に記載の化合物。
  4. 式Iで表される単位において、電子求引基GおよびGが−CN、−C(=O)OR、−C(=O)R、−C(=O)−N(R)、1〜20個のC原子を有するパーフルオロアルキル、−SOまたは−NOから選択され、ここでRおよびRが互いに独立してH、1〜20個のC原子を有する直鎖状アルキル、3〜30個のC原子を有する分枝状または環状アルキルを示し、ここで1個または2個以上のH原子が任意にF、または4〜20個の環原子を有し、任意に置換されているアリール、ヘテロアリール、アリールオキシもしくはヘテロアリールオキシによって置き換えられてい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. 式Iで表される単位において、RおよびRが1〜30個のC原子を有し、非置換であるかまたは1個もしくは2個以上のF原子によって置換されている直鎖状、分枝状もしくは環状アルキルを示すことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の化合物。
  6. 請求項1〜5のいずれか一項において定義した式Iで表される1個または2個以上の単位を含むポリマーであ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. 式II
    −[(Ar−(U)−(Ar−(Ar]− II
    式中、
    Uは、請求項1〜5のいずれか一項において定義した式Iで表される単位であり、
    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とは異なり、好ましくは5〜30個の環原子を有し、任意に、好ましくは1つまたは2つ以上の基R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個または2個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、あるいは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C40カルビルもしくはヒドロカルビルであり、
    Pは、重合性基または架橋性基であり、
    Spは、スペーサー基または単結合であり、
    は、ハロゲン、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の整数であり、
    ここでポリマーは、式IIで表され、式中bが少なくとも1である少なくとも1個の繰り返し単位を含む、
    で表される1個または2個以上の単位を含むことを特徴とする、請求項6に記載のポリマー。
  8. 式III
    −[(Ar−(D)−(Ar−(Ar]− III
    式中、Ar、Ar、Ar、a、b、cおよびdは、請求項7において定義したとおりであり、Dは、UおよびAr1〜3とは異なり、5〜30個の環原子を有し、請求項7において定義した1つまたは2つ以上の基Rによって任意に置換されており、電子供与体特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たアリールまたはヘテロアリール基であり、ここでポリマーは、式IIIで表され、式中bが少なくとも1である少なくとも1個の繰り返し単位を含む、
    から選択された1個または2個以上の繰り返し単位をさらに含むことを特徴とする、請求項6または7に記載のポリマー。
  9. 式IV:
    式中、
    Aは、請求項1〜5のいずれか一項において定義した式Iで表される単位であり、
    Bは、Aとは異なり、任意に置換されている1個または2個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8において定義した式IIIから選択される単位であり、
    xは>0かつ≦1であり、
    yは≧0かつ<1であり、
    x+yは1であり、ならびに
    nは>1の整数である、
    から選択されることを特徴とする、請求項6〜8のいずれか一項に記載のポリマー。
  10. 以下の式
    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7において示した意味の1つを有し、Dは、各出現において同一に、または異なって、請求項8において示した意味の1つを有し、ならびにx、yおよびnは、請求項9において定義したとおりであり、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り得、ならびにここで、式IVdおよびIVeにおいて、繰り返し単位[(Ar−(U)−(Ar−(Ar]の少なくとも1つにおいて、および繰り返し単位[(Ar−(D)−(Ar−(Ar]の少なくとも1つにおいて、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6〜9のいずれか一項に記載のポリマー。
  11. 式V
    −chain−R
    式中、「chain」は、請求項9または10において定義した式IVまたはIVa〜IVeから選択されるポリマー鎖であり、RおよびRは、互いに独立して、H、F、Br、Cl、I、−CHCl、−CHO、−CR’=CR’’、−SiR’R’’R’’’、−SiR’X’X’’、−SiR’R’’X’、−SnR’R’’R’’’、−BR’R’’、−B(OR’)(OR’’)、−B(OH)、−O−SO−R’、−C≡CH、−C≡C−SiR’、−ZnX’、P−Sp−または末端キャップ基を示し、ここでPおよびSpは請求項7において定義した通りであり、X’およびX’’はハロゲンを示し、R’、R’’およびR’’’は、互いに独立して、請求項7において示したRの意味の1つを有し、R’、R’’およびR’’’の2つはまた、それらが付着したヘテロ原子と一緒に環を形成してもよい、
    から選択されることを特徴とする、請求項6〜10のいずれか一項に記載のポリマー。
  12. D、Ar、ArおよびArの1個または2個以上が以下の式
    式中、X11およびX12の一方はSであり、他方はSeであり、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17およびR18は、互いに独立してHを示すか、または請求項1において定義したRの意味の1つを有する、
    からなる群から選択されたアリールまたはヘテロアリールを示す、請求項6〜11のいずれか一項に記載のポリマー。
  13. Arが以下の式
    式中、X11およびX12の一方はSであり、他方はSeであり、R11、R12、R13、R14およびR15は、互いに独立してHを示すか、または請求項1において定義したRの意味の1つを有する、
    からなる群から選択されたアリールまたはヘテロアリールを示す、請求項6〜12のいずれか一項に記載のポリマー。
  14. 以下の式
    式中、RおよびR’は、互いに独立して請求項1または5において示したRの意味の1つを有し、nは請求項9において示した意味の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6〜13のいずれか一項に記載のポリマー。
  15. 以下の式
    式中、R、R、T、T、X、X、XおよびXは、請求項1〜5において定義した通りであり、
    Ar、Ar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、請求項7において示したArまたはArの意味の1つを有し、ArおよびArの1つまたは2つはまた、請求項1〜5のいずれか一項において定義した式Iで表される単位を示してもよく、
    、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−、あるいは1〜40個のC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み、かつここで1個または2個以上のC原子は任意にヘテロ原子によって置き換えられている、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示し、R、R00およびXは、請求項7において定義したとおりであり、
    Vは、3〜30個の環原子を有し、任意に置換されているアリールもしくはヘテロアリールであるか、またはCY=CYもしくはC≡Cを示し、
    、Yは、互いに独立してH、F、ClまたはCNであり、
    e、fは、互いに独立して0、1、2または3を示し、ならびに
    zは、2、3または4である、
    から選択される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の化合物。
  16. 以下の式
    式中、pは0、1、2、3または4であり、XはO、SまたはSeであり、Rは請求項15において示したRの意味の1つを有する、
    から選択される、請求項15に記載の化合物。
  17. 請求項1〜16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ポリマーおよび半導体、電荷輸送、正孔/電子輸送、正孔/電子ブロッキング、電気伝導性、光伝導性または発光特性を有する1種または2種以上の化合物またはポリマーを含む、混合物またはポリマーブレンド。
  18. 請求項1〜13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ポリマーおよび1種または2種以上のn型有機半導体化合物を含むことを特徴とする、請求項17に記載の混合物またはポリマー。
  19. 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18に記載の混合物またはポリマー。
  20. 請求項1〜19のいずれか一項に記載の1種または2種以上のポリマー、混合物またはポリマーブレンド、および1種または2種以上の溶媒、好ましくは、有機溶媒から選択されるものを含む、配合物。
  21. 請求項1〜20のいずれか一項に記載の化合物、ポリマー、混合物、ポリマーブレンドまたは配合物の、電荷輸送、半導体、電気伝導性、光伝導性または発光材料としての、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デバイスにおける、そのようなデバイスのコンポーネントにおける、またはそのようなデバイスもしくはコンポーネントを含むアセンブリにおける使用。
  22. 請求項1〜20のいずれか一項に記載の化合物、ポリマー、配合物、混合物またはポリマーブレンドを含む、電荷輸送、半導体、電気伝導性、光伝導性または発光材料。
  23. 電荷輸送、半導体、電気伝導性、光伝導性もしくは発光材料を含むか、または請求項1〜22のいずれか一項に記載の化合物、ポリマー、混合物、ポリマーブレンドもしくは配合物を含む、光学的、電気光学的、電子的、エレクトロルミネセントもしくはフォトルミネセントデバイス、またはそのコンポーネント、またはそれを含むアセンブリ。
  24. デバイスが有機電界効果トランジスタ(OFET)、薄膜トランジスタ(TFT)、有機発光ダイオード(OLED)、有機発光トランジスタ(OLET)、有機光起電装置(OPV)、有機光検出器(OPD)、有機太陽電池、レーザーダイオード、ショットキーダイオード、光伝導体および光検出器から選択され、コンポーネントが電荷注入層、電荷輸送層、中間層、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、導電性パターンから選択され、アセンブリが集積回路(IC)、無線自動識別(RFID)タグまたはそれらを含むセキュリティマーキングもしくはセキュリティデバイス、フラットパネルディスプレイまたはそれらのバックライト、電子写真デバイス、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、バイオセンサーおよびバイオチップから選択される、請求項23に記載のデバイス、そのコンポーネントまたはそれを含むアセンブリ。
  25. OFET、バルクヘテロ接合(BHJ)OPVデバイスまたは逆転BHJ OPVデバイスである、請求項24に記載のデバイス。
  26. 式VI
    −Ar−U−Ar−R VI
    式中、U、Ar、Arは請求項7または13において定義したとおりであり、RおよびRは請求項11において定義したとおりであり、RおよびRの少なくとも一方はHとは異なる、
    で表されるモノマー。
  27. 請求項6〜14のいずれか一項に記載のポリマーの製造方法であって、RおよびRがハロゲン、スタンニルおよびボロネート基から選択される請求項26に記載の1種または2種以上のモノマーを、互いと、および/または以下の式
    −Ar−R C1
    −A−R C2
    式中、Arは請求項7、12または13において定義したとおりであり、Dは請求項8または12において定義したとおりであり、RおよびRは請求項11において定義したようにハロゲン、スタンニルおよびボロネート基から選択される、
    から選択された1種もしくは2種以上のモノマーと、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させることによる、前記方法。
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