JP2015502921A - Fused thiophene, method for producing condensed thiophene, and use thereof - Google Patents

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G75/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G75/02Polythioethers
    • C08G75/06Polythioethers from cyclic thioethers

Abstract

縮合チオフェン化合物に基づく複素環式有機化合物を含む組成物、縮合チオフェン化合物に基づくポリマー、およびそのモノマーとポリマーの製造方法、並びに薄膜系デバイスと他のデバイスにおける使用がここに記載されている。Described herein are compositions comprising heterocyclic organic compounds based on fused thiophene compounds, polymers based on fused thiophene compounds, and methods for making the monomers and polymers, and use in thin film-based devices and other devices.

Description

優先権priority

本出願は、その内容が依拠され、ここにその全てが引用される、2011年10月31日に出願された米国仮特許出願第61/553326号の米国法典第35編第119条の下での優先権の恩恵を主張するものである。   This application is subject to 35 USC §35, US Provisional Patent Application No. 61/553326, filed Oct. 31, 2011, the contents of which are relied upon and incorporated herein in its entirety. Claims the benefits of priority.

複素環式有機化合物を含む組成物がここに記載されている。より詳しくは、縮合チオフェン化合物、その製造方法、およびその使用がここに記載されている。   Compositions comprising heterocyclic organic compounds are described herein. More particularly, fused thiophene compounds, methods for their preparation, and their use are described herein.

高度に共役された有機材料が、主にその興味深い電子特性と光電子工学特性のために、現在、大規模な研究活動の焦点となっている。それらの材料は、電界効果トランジスタ(FET)、薄膜トランジスタ(TFT)、有機発光ダイオード(OLED)、電気光学(EO)用途、導電材料として、二光子混合材料として、有機半導体として、および非線形光学(NLO)材料としてを含む多種多様な用途における使用のために研究されている。高度に共役された有機材料が、RFIDタグ、フラットパネルディスプレイにおけるエレクトロルミネセント装置、および光起電装置とセンサ装置などの装置に用途が見出されるであろう。   Highly conjugated organic materials are currently the focus of large-scale research activities, mainly due to their interesting electronic and optoelectronic properties. These materials include field effect transistors (FETs), thin film transistors (TFTs), organic light emitting diodes (OLEDs), electro-optic (EO) applications, conductive materials, two-photon mixed materials, organic semiconductors, and nonlinear optics (NLO). ) Researched for use in a wide variety of applications, including as a material. Highly conjugated organic materials will find use in devices such as RFID tags, electroluminescent devices in flat panel displays, and photovoltaic and sensor devices.

ペンタセン、ポリ(チオフェン)、ポリ(チオフェン−co−ビニレン)、ポリ(p−フェニレン−co−ビニレン)およびオリゴ(3−ヘキシルチオフェン)などの材料が、様々な電子用途および光電子工学用途における使用について徹底的に研究されてきた。ごく最近、縮合チオフェン化合物に有益な特性があることが分かった。例えば、ビスジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン(1,j=2)が、固体状態で効率的にπスタッキングすることが分かり、高い移動度(0.05cm2/V・sまで)を有し、高いオン/オフ比(108まで)を有する。オリゴ−またはポリ(チエノ[3,2−b]チオフェン)(2)およびオリゴ−またはポリ(ジチエノ[3,2−b:2’,−3’−d]チオフェン)(1)
Materials such as pentacene, poly (thiophene), poly (thiophene-co-vinylene), poly (p-phenylene-co-vinylene) and oligo (3-hexylthiophene) are used for various electronic and optoelectronic applications. It has been thoroughly researched. Most recently, condensed thiophene compounds have been found to have beneficial properties. For example, bisdithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene (1, j = 2) has been found to efficiently π-stack in the solid state and has a high mobility (0.05 cm 2 / V.s) and a high on / off ratio (up to 10 8 ). Oligo- or poly (thieno [3,2-b] thiophene) (2) and oligo- or poly (dithieno [3,2-b: 2 ′,-3′-d] thiophene) (1)

などの縮合チオフェンのオリゴマーとポリマーも、電子装置および光電子工学装置における使用が提案されており、許容される導電特性および非線形光学特性を有することが示されてきた。 Condensed thiophene oligomers and polymers such as have also been proposed for use in electronic and optoelectronic devices and have been shown to have acceptable conductive and nonlinear optical properties.

しかしながら、未置換の縮合チオフェン系材料は、低い溶解度、不十分な加工性および酸化に対する不安定な性質を欠点として持つ傾向にある。それゆえ、許容される溶解度、加工性および酸化安定性を有する縮合チオフェン系材料が依然として必要とされている。   However, unsubstituted condensed thiophene-based materials tend to have the disadvantages of low solubility, poor processability and unstable properties against oxidation. Therefore, there remains a need for fused thiophene-based materials that have acceptable solubility, processability and oxidative stability.

縮合チオフェン化合物などの複素環式有機化合物を含む組成物、それらを製造する方法、およびその使用がここに記載されている。ここに記載された組成物および方法は、従来技術の組成物および方法を上回る数多くの利点を有する。例えば、ここに記載された縮合チオフェン組成物は、類似の未置換のチオフェン組成物よりも安定かつ加工可能に製造することができる。ここに記載された縮合チオフェン部分を含むポリマーおよびオリゴマーは、従来のスピンコート操作を使用して加工可能に製造することができる。さらに、ここに記載された組成物は、β−H含有量が実質的になく、組成物の酸化安定性を著しく改善するように製造することができる。   Described herein are compositions comprising heterocyclic organic compounds such as fused thiophene compounds, methods of making them, and uses thereof. The compositions and methods described herein have a number of advantages over prior art compositions and methods. For example, the fused thiophene compositions described herein can be made more stable and processable than similar unsubstituted thiophene compositions. The polymers and oligomers containing fused thiophene moieties described herein can be made processably using conventional spin coating operations. Further, the compositions described herein can be made to be substantially free of β-H content and significantly improve the oxidative stability of the composition.

第1の態様は、式3”または4”:
The first aspect is the formula 3 ″ or 4 ″:

を有する化合物を含み、式中、mは0より大きい整数であり;nは1以上であり;XおよびYは、独立して、共有結合またはアリールであり;R1およびR2は、独立して、置換または未置換のアルキル、置換または未置換のアルケニル、置換または未置換のアルキニル、アリール、シクロアルキル、アラルキル、アミノ、エステル、アルデヒド、ヒドロキシル、アルコキシ、チオール、チオアルキル、ハロゲン化物、アシルハロゲン化物、アクリレート、またはビニルエーテルであり、;R3およびR4は、独立して、置換または未置換のアルキル、置換または未置換のアルケニル、置換または未置換のアルキニル、アリール、シクロアルキル、アラルキル、アミノ、エステル、アルデヒド、ヒドロキシル、アルコキシ、チオール、チオアルキル、ハロゲン化物、アシルハロゲン化物、アクリレート、またはビニルエーテルであり;AおよびBは、独立して、SまたはOのいずれかである。 Wherein m is an integer greater than 0; n is 1 or greater; X and Y are independently a covalent bond or aryl; R 1 and R 2 are independently Substituted or unsubstituted alkyl, substituted or unsubstituted alkenyl, substituted or unsubstituted alkynyl, aryl, cycloalkyl, aralkyl, amino, ester, aldehyde, hydroxyl, alkoxy, thiol, thioalkyl, halide, acyl halide , Acrylate, or vinyl ether; R 3 and R 4 are independently substituted or unsubstituted alkyl, substituted or unsubstituted alkenyl, substituted or unsubstituted alkynyl, aryl, cycloalkyl, aralkyl, amino, Ester, aldehyde, hydroxyl, alkoxy, thiol, thioal Le, halides, acyl halides, there acrylates or vinyl ethers,; A and B are independently either S or O.

いくつかの実施の形態において、AおよびBはOである。いくつかの態様において、AおよびBはSである。いくつかの実施の形態において、R1およびR2の少なくとも一方は、置換または未置換のアルキルを含む。いくつかの実施の形態において、R1およびR2の少なくとも一方は、未置換アルキルを含む。いくつかの実施の形態において、R3およびR4の少なくとも一方は、置換または未置換のアルキルを含む。いくつかの実施の形態において、R3およびR4の少なくとも一方は、少なくとも6の炭素原子を有する置換または未置換アルキルを含む。いくつかの実施の形態において、いくつかの実施の形態において、nは1から15である。いくつかの実施の形態において、前記化合物は、m>1である共役縮合チオフェンポリマーまたはオリゴマーに含まれる。いくつかの実施の形態において、その化合物はポリマーを含む。いくつかの実施の形態において、そのポリマーは、約4000から約180,000Daの分子量を有する。いくつかの実施の形態において、そのポリマーは、約15,000から約50,000Daの分子量を有する。いくつかの実施の形態において、そのポリマーは、約20,000から約40,000Daの分子量を有する。 In some embodiments, A and B are O. In some embodiments, A and B are S. In some embodiments, at least one of R 1 and R 2 includes a substituted or unsubstituted alkyl. In some embodiments, at least one of R 1 and R 2 includes unsubstituted alkyl. In some embodiments, at least one of R 3 and R 4 includes a substituted or unsubstituted alkyl. In some embodiments, at least one of R 3 and R 4 includes a substituted or unsubstituted alkyl having at least 6 carbon atoms. In some embodiments, in some embodiments, n is 1-15. In some embodiments, the compound is included in a conjugated condensed thiophene polymer or oligomer where m> 1. In some embodiments, the compound comprises a polymer. In some embodiments, the polymer has a molecular weight of about 4000 to about 180,000 Da. In some embodiments, the polymer has a molecular weight of about 15,000 to about 50,000 Da. In some embodiments, the polymer has a molecular weight of about 20,000 to about 40,000 Da.

追加の特徴と利点は、以下の詳細な説明に述べられており、一部は、その説明から当業者には容易に明白になるか、または記載された説明およびその特許請求の範囲、並びに添付図面に記載された実施の形態を実施することによって認識されるであろう。   Additional features and advantages are set forth in the following detailed description, some of which will be readily apparent to those skilled in the art from the description, or the written description and claims, and appended It will be appreciated by implementing the embodiments described in the drawings.

先の一般的な説明および以下の詳細な説明は、単なる例示であり、本発明の性質と特徴を理解するための概要または骨子を提供することが意図されているのが理解されよう。   It will be understood that the foregoing general description and the following detailed description are exemplary only and are intended to provide an overview or skeleton for understanding the nature and features of the present invention.

添付図面は、この説明のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に包含され、その一部を構成する。図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、様々な要素のサイズは、明確にするために歪曲されているかもしれない。図面は、1つ以上の実施の形態を図解し、説明と共に、実施の形態の原理および作動を説明する働きをする。
β”−R−置換縮合チオフェン部分を製造する方法を示す反応スキーム α−(R−アシル)−β−カルボキシメチルチオチオフェン部分を製造する方法を示す反応スキーム α’−ヒドロ−β”−R−置換縮合チオフェン部分を製造する方法を示す反応スキーム チオフェン部分の両側で同時に環化される反応スキーム α,α’−ビス(R−アシル)−β,β’−ビス(カルボキシメチルチオ)チオフェン部分を製造する別の方法を示す反応スキーム 5環の縮合チオフェンを製造する方法を示す反応スキーム 多環式β−R−置換−β’−ブロモチオフェン部分を製造する方法を示す反応スキーム β−R−置換−β’−ブロモチオフェン部分を製造する方法を示す反応スキーム 一置換縮合チオフェン部分を製造する方法を示す反応スキーム 実施例1による3,6−ジヘキシルチエノ[3,2−b]チオフェンおよび3,6−ジデシルチエノ[3,2−b]チオフェンの合成を示す反応スキーム 実施例2による3−ヘキシルチエノ[3,2−b]チオフェンの合成を示す反応スキーム 実施例3による3,6−ジデシルチエノ[3,2−b]チオフェンおよび3,6−ジデシルチエノ[3,2−b]チオフェン−4,4−ジオキシドの合成を示す反応スキーム 実施例4による3,7−ジデシルチエノ[3,2−b]チエノ[2’,3’:4,5]チエノ[2,3−d]チオフェンの合成を示す反応スキーム 実施例5に記載されたような従来の方法論によるβ−ヘキシル−置換チエノ[2,3−d]チオフェンの合成の失敗を示す反応スキーム 実施例7による2−2二量体および5環系の合成の反応スキーム 実施例7による3−3二量体および7環系の合成の反応スキーム 実施例8による7環のテトラアルキル置換チエノチオフェンの合成のための反応スキーム 実施例8による9環のテトラアルキル置換チエノチオフェンの合成のための反応スキーム 縮合チオフェンコポリマーを製造するための反応スキーム ここに記載された方法により製造された様々な縮合チオフェンコポリマーの構造 ここに記載された方法により製造された様々な縮合チオフェンコポリマーの構造 ブチルリチウムおよび塩化トリメチルスズとの連続反応によりジブロモ−FT4からビス−スズ−置換FT4を形成するための反応スキーム ビス−ブロモチエニル−DC17DPP(ジケトピロロピロール=「DPP」)を製造するための反応スキーム パラジウム触媒を用いたスティル・タイプのカップリングにより、ビス−錫−置換FT4(FT4=4環縮合チオフェン)をビス−ブロモチエニル−DC17DPPにカップリングするための反応スキーム 高分子ポリ[(3,7−ジヘプタデシルチエノ[3,2−b]チエノ[2’,3’:4,5]チエノ[2,3−d]チオフェン−2,6−ジイル)[2,5−ジヘキサデシル−3,6−ジ(チオフェン−2−イル)ピロロ[3,4−c]ピロール−1,4(2H,5H)−ジオン]−5,5’−ジイル](「PTDC16DPPTDC17FT4」)材料は、400℃を超える温度に対して熱安定性であったことを示すグラフ。これは、このポリマーの安定性を示す。 PTDC16DPPTDC17FT4ポリマーのクロロホルム溶液と固体膜のUV−可視スペクトルを示すグラフ。両方の種は、約550nmから約950nmの広い吸収と300から500nm辺りの強度の弱い吸収を示している。これらの吸収は、そのポリマーに、濃いほぼ緑−黒色の外観を与え、これは、光起電システムにとって有用であろう。 4,7−ベンゾ[c]−1,2,5−チアゾールによりカップリングされたFT4を含む共役ポリマーを形成するための反応スキーム
The accompanying drawings are included to provide a further understanding of this description, and are incorporated in and constitute a part of this specification. The drawings are not necessarily drawn to scale, and the sizes of the various elements may be distorted for clarity. The drawings illustrate one or more embodiments and, together with the description, serve to explain the principles and operation of the embodiments.
Reaction scheme showing a method for producing a β ″ -R-substituted fused thiophene moiety Reaction scheme showing a method for producing an α- (R-acyl) -β-carboxymethylthiothiophene moiety Reaction scheme showing a process for preparing α′-hydro-β ″ -R-substituted fused thiophene moieties Reaction scheme with simultaneous cyclization on both sides of the thiophene moiety Reaction scheme showing another method for preparing α, α′-bis (R-acyl) -β, β′-bis (carboxymethylthio) thiophene moieties Reaction scheme showing a method for producing 5-ring fused thiophene Reaction scheme showing a method for producing a polycyclic β-R-substituted-β′-bromothiophene moiety Reaction scheme showing a method for producing a β-R-substituted-β'-bromothiophene moiety Reaction scheme showing a method for producing mono-substituted fused thiophene moieties Reaction scheme showing the synthesis of 3,6-dihexylthieno [3,2-b] thiophene and 3,6-didecylthieno [3,2-b] thiophene according to Example 1 Reaction scheme showing the synthesis of 3-hexylthieno [3,2-b] thiophene according to Example 2 Reaction scheme showing the synthesis of 3,6-didecylthieno [3,2-b] thiophene and 3,6-didecylthieno [3,2-b] thiophene-4,4-dioxide according to Example 3 Reaction scheme showing the synthesis of 3,7-didecylthieno [3,2-b] thieno [2 ′, 3 ′: 4,5] thieno [2,3-d] thiophene according to Example 4 Reaction scheme showing failure to synthesize β-hexyl-substituted thieno [2,3-d] thiophene by conventional methodology as described in Example 5 Reaction scheme for synthesis of 2-2 dimer and pentacyclic system according to Example 7 Reaction scheme for the synthesis of 3-3 dimer and 7 ring system according to Example 7 Reaction scheme for the synthesis of a 7-ring tetraalkyl-substituted thienothiophene according to Example 8. Reaction scheme for the synthesis of 9-ring tetraalkyl-substituted thienothiophenes according to Example 8. Reaction scheme for producing fused thiophene copolymers Structures of various condensed thiophene copolymers produced by the methods described herein Structures of various condensed thiophene copolymers produced by the methods described herein Reaction scheme for forming bis-tin-substituted FT4 from dibromo-FT4 by continuous reaction with butyllithium and trimethyltin chloride Reaction scheme for preparing bis-bromothienyl-DC17DPP (diketopyrrolopyrrole = “DPP”) Reaction scheme for coupling bis-tin-substituted FT4 (FT4 = 4-ring fused thiophene) to bis-bromothienyl-DC17DPP by Stille type coupling with palladium catalyst Polymeric poly [(3,7-diheptadecylthieno [3,2-b] thieno [2 ′, 3 ′: 4,5] thieno [2,3-d] thiophene-2,6-diyl) [2 , 5-Dihexadecyl-3,6-di (thiophen-2-yl) pyrrolo [3,4-c] pyrrole-1,4 (2H, 5H) -dione] -5,5′-diyl] (“PTDC16DPPTDC17FT4” ) Graph showing that the material was thermally stable to temperatures above 400 ° C. This indicates the stability of the polymer. The graph which shows the UV-visible spectrum of the chloroform solution and solid film of PTDC16DPPTDC17FT4 polymer. Both species show a broad absorption from about 550 nm to about 950 nm and a weak absorption around 300 to 500 nm. These absorptions give the polymer a dark, almost green-black appearance, which may be useful for photovoltaic systems. Reaction scheme for forming a conjugated polymer comprising FT4 coupled by 4,7-benzo [c] -1,2,5-thiazole

本発明の材料、物品、および/または方法を開示し、記載する前に、下記に記載する態様は、特定の化合物、合成方法、または使用に制限されず、もちろん、様々であってよいことを理解すべきである。ここに使用される用語法は、特定の態様を説明する目的のためだけであり、制限を意図するものではないことも理解すべきである。   Prior to disclosing and describing the materials, articles and / or methods of the present invention, it is to be understood that the embodiments described below are not limited to particular compounds, synthetic methods, or uses, and may, of course, vary. Should be understood. It should also be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting.

本明細書および以下の特許請求の範囲において、以下の意味を有するように定義された数多くの用語が言及される。   In this specification and in the claims that follow, a number of terms will be referred to that have the following meanings.

本明細書の全体に亘り、文脈が他に要求しない限り、「含む(comprise)」という単語、または「含む(comprises)」や「含んでいる(comprising)」などの変形は、挙げられた整数または工程もしくは整数または工程の群の含有を意味するが、任意の他の整数または工程もしくは整数または工程の群の除外を意味するものではいことが理解されよう。   Throughout this specification, unless the context requires otherwise, the word “comprise” or variations such as “comprises” and “comprising” are the integers listed. It will be understood that it may mean the inclusion of a process or integer or group of steps, but not any other integer or exclusion of a process or integer or group of processes.

明細書および付随の特許請求の範囲に使用されているように、単数形は、文脈が明白にそうではないことを示していない限り、複数の対象を含むことに留意すべきである。それゆえ、例えば、「医薬担体」への言及は、そのような担体2種類以上の混合物などを含む。   It should be noted that as used in the specification and the appended claims, the singular forms include the plural unless the context clearly dictates otherwise. Thus, for example, reference to “a pharmaceutical carrier” includes a mixture of two or more such carriers, and the like.

「随意的」または「必要に応じて」は、その後に記載された事象または状況が生じ得るまたは生じ得ないことを意味し、その記載は、その事象または状況が生じた場合と、生じなかった場合を含むことを意味する。   “Optional” or “as appropriate” means that the event or situation described thereafter may or may not occur, and that the statement did or did not occur Means to include cases.

範囲は、「約」ある特定の値から、および/または「約」別の特定の値まで、としてここに表してよい。そのような範囲が表された場合、別の態様は、そのある特定の値から、および/またはその別の特定の値までを含む。同様に、「約」という先行詞の使用により、値が近似として表されている場合、その特定の値は別の態様を形成することが理解されるであろう。さらに、それらの範囲の各々の端点は、他の端点に関してと、他の端点に関係なくの両方で有意であることがさらに理解されよう。   Ranges may be expressed herein as “about” one particular value and / or “about” another particular value. When such a range is expressed, another aspect includes from the one particular value and / or to the other particular value. Similarly, by use of the antecedent “about,” it will be understood that when a value is expressed as an approximation, that particular value forms another aspect. Furthermore, it will be further understood that each endpoint of those ranges is significant both with respect to the other endpoint and regardless of the other endpoint.

ある成分の質量パーセントは、そうではないと具体的に述べられていない限り、その成分が含まれる配合物または組成物の総質量に基づく。   The weight percentage of a component is based on the total weight of the formulation or composition in which the component is included, unless specifically stated otherwise.

ここに用いた「アルキル基」という用語は、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、デシル、またはテトラデシルなどの1から40の炭素原子の分岐または未分岐の飽和炭化水素基である。このアルキル基は、置換されていても、未置換であっても差し支えない。「未置換アルキル基」という用語は、炭素と水素のみからなるアルキル基としてここに定義される。「置換アルキル基」という用語は、1つ以上の水素原子が、以下に限られないが、アリール基、シクロアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アミノ基、エステル、アルデヒド、ヒドロキシル基、アルコキシ基、チオール基、チオアルキル基、またはハロゲン化物、アシルハロゲン化物、アクリレート、またはビニルエーテルを含む基により置換されたアルキル基としてここに定義される。例えば、アルキル基は、このアルキル基の水素原子のいずれがヒドロキシル基により置換された、アルキルヒドロキシ基であって差し支えない。   The term “alkyl group” as used herein refers to 1 to 40 carbon atoms such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, t-butyl, pentyl, hexyl, octyl, decyl, or tetradecyl. Or a branched or unbranched saturated hydrocarbon group. This alkyl group can be substituted or unsubstituted. The term “unsubstituted alkyl group” is defined herein as an alkyl group consisting solely of carbon and hydrogen. The term “substituted alkyl group” refers to one or more hydrogen atoms, including but not limited to aryl groups, cycloalkyl groups, aralkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, amino groups, esters, aldehydes, hydroxyl groups, Defined herein as an alkoxy group substituted by an alkoxy group, a thiol group, a thioalkyl group, or a group comprising a halide, acyl halide, acrylate, or vinyl ether. For example, the alkyl group can be an alkylhydroxy group in which any hydrogen atom of the alkyl group is replaced by a hydroxyl group.

ここに定義された「アルキル基」という用語は、シクロアルキル基も含む。ここに用いた「シクロアルキル基」という用語は、少なくとも3つの炭素原子、いくつかの実施の形態において、3から20の炭素原子からなる非芳香族の炭素系環である。シクロアルキル基の例としては、以下に限られないが、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。シクロアルキル基という用語は、環の炭素原子の少なくとも1つが、以下に限られないが、窒素、酸素、硫黄、またはリンなどのヘテロ原子により置換されたヘテロシクロアルキル基も含む。   The term “alkyl group” as defined herein also includes cycloalkyl groups. The term “cycloalkyl group” as used herein is a non-aromatic carbon-based ring of at least 3 carbon atoms, and in some embodiments, 3 to 20 carbon atoms. Examples of cycloalkyl groups include, but are not limited to, cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, and the like. The term cycloalkyl group also includes heterocycloalkyl groups in which at least one of the ring carbon atoms is replaced by a heteroatom such as, but not limited to, nitrogen, oxygen, sulfur, or phosphorus.

ここに用いた「アリール基」という用語は、以下に限られないが、ベンゼン、ナフタレンなどを含む、任意の炭素系芳香族基である。「アリール基」という用語は、芳香族基の環内に含まれた少なくとも1つのヘテロ原子を有する少なくとも3つの炭素原子からなる芳香環を意味する、「ヘテロアリール基」も含む。ヘテロ原子の例としては、以下に限られないが、窒素、酸素、硫黄、およびリンが挙げられる。このアリール基は、置換されていても、未置換であっても差し支えない。このアリール基は、以下に限られないが、アルキル、アルキニル、アルケニル、アリール、ハロゲン化物、ニトロ、アミノ、エステル、ケトン、アルデヒド、ヒドロキシ、カルボン酸、またはここに定義されたようなアルコキシを含む1つ以上の基により置換されていても差し支えない。いくつかの実施の形態において、「アリール基」という用語は、3から30の炭素原子を有する、置換または未置換のアリール環およびヘテロアリール環に制限される。   The term “aryl group” used herein is any carbon-based aromatic group including, but not limited to, benzene, naphthalene, and the like. The term “aryl group” also includes “heteroaryl groups” which mean aromatic rings consisting of at least three carbon atoms with at least one heteroatom contained within the ring of the aromatic group. Examples of heteroatoms include, but are not limited to nitrogen, oxygen, sulfur, and phosphorus. The aryl group can be substituted or unsubstituted. The aryl group includes, but is not limited to, alkyl, alkynyl, alkenyl, aryl, halide, nitro, amino, ester, ketone, aldehyde, hydroxy, carboxylic acid, or alkoxy as defined herein. It can be substituted by more than one group. In some embodiments, the term “aryl group” is limited to substituted or unsubstituted aryl and heteroaryl rings having from 3 to 30 carbon atoms.

ここに用いた「アラルキル」という用語は、アリール基に結合した、先に定義されたアルキル基を有するアリール基である。アラルキル基の例に、ベンジル基がある。   The term “aralkyl” as used herein is an aryl group having an alkyl group as defined above attached to the aryl group. An example of an aralkyl group is a benzyl group.

「アルケニル基」という用語は、構造式が少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を含有する2から40の炭素原子の分岐または未分岐の炭化水素基として定義される。   The term “alkenyl group” is defined as a branched or unbranched hydrocarbon group of 2 to 40 carbon atoms whose structural formula contains at least one carbon-carbon double bond.

「アルキニル基」という用語は、構造式が少なくとも1つの炭素−炭素三重結合を含有する2から40の炭素原子の分岐または未分岐の炭化水素基として定義される。   The term “alkynyl group” is defined as a branched or unbranched hydrocarbon group of 2 to 40 carbon atoms, whose structural formula contains at least one carbon-carbon triple bond.

「共役基」という用語は、その基の原子のp−軌道が電子の非局在化を通じて接続されており、その構造が、単結合と二重または三重結合を交互に含有するものと記載でき、さらに孤立電子対、ラジカル、またはカルベニウムイオンをさらに含有してよい、直鎖、分岐鎖または環状基、またはそれらの組合せとして定義される。共役環状基は、芳香族基および非芳香族基の両方を含んでよく、ジケトピロロピロールなどの多環式またはヘテロ環式基を含んでよい。理想的には、共役基は、それらが結合するチオフェン部分の間の共役を継続するような様式で結合している。いくつかの実施の形態において、「共役基」は、3から30の炭素原子を有する共役基に制限される。   The term “conjugated group” can be described as the p-orbitals of the atoms of the group being connected through electron delocalization and the structure containing alternating single and double or triple bonds. Defined as a linear, branched or cyclic group, or a combination thereof, which may further contain a lone pair, radical, or carbenium ion. Conjugated cyclic groups may include both aromatic and non-aromatic groups, and may include polycyclic or heterocyclic groups such as diketopyrrolopyrrole. Ideally, the conjugated groups are attached in such a way as to continue conjugation between the thiophene moieties to which they are attached. In some embodiments, “conjugated groups” are limited to conjugated groups having 3 to 30 carbon atoms.

開示された方法および組成物のために使用でき、それと組み合わせて使用でき、その調製に使用できる、またはその生成物である、化合物、組成物、および成分が開示されている。これらと他の材料がここに開示されており、これらの材料の組合せ、サブセット、相互作用、群などが開示されている場合、これらの化合物の様々な個々の組合せと集合の組合せおよび順列の各々の具体的な言及が明白に開示されていなくてもよく、各々は、具体的に考えられ、ここに記載されていると理解すべきである。それゆえ、分子A、BおよびCの部類、並びに分子D、EおよびFの分類が開示され、組合せ分子A−Dの例が開示されている場合、各々が個別に列挙されていなくても、各々が個別と集合的に考えられる。それゆえ、この例において、組合せA−E、A−F、B−D、B−E、B−F、C−D、C−EおよびC−Fの各々が、具体的に考えられ、A、BおよびC;D、EおよびF;および例示の組合せA−Dの開示から開示されていると考えるべきである。同様に、これらの任意のサブセットまたは組合せも、具体的に考えられ、開示されている。それゆえ、例えば、A−E、B−FおよびC−Eの下位群が具体的に考えられ、A、BおよびC;D、EおよびF;および例示の組合せA−Dの開示から開示されていると考えるべきである。この概念は、以下に限られないが、開示された組成物を製造する方法および使用する方法の工程を含む、本開示の全ての態様に適用される。それゆえ、実施できる様々な追加の工程がある場合、これらの追加の工程の各々は、開示された方法の任意の特定の実施の形態または実施の形態の組合せで実施することができ、そのような組合せの各々が、具体的に考えられ、開示されていると考えるべきであると理解されよう。   Disclosed are compounds, compositions, and ingredients that can be used for the disclosed methods and compositions, can be used in combination therewith, can be used in their preparation, or are their products. Where these and other materials are disclosed herein and combinations, subsets, interactions, groups, etc. of these materials are disclosed, each of the various individual combinations and collection combinations and permutations of these compounds It is to be understood that specific references may not be explicitly disclosed, and each is specifically contemplated and described herein. Therefore, if the classes of molecules A, B and C and the classification of molecules D, E and F are disclosed and examples of combinatorial molecules AD are disclosed, each may not be listed individually, Each can be considered individually and collectively. Therefore, in this example, each of the combinations A-E, A-F, B-D, B-E, B-F, C-D, CE and C-F are specifically considered and A , B and C; D, E and F; and exemplary combinations AD are to be considered disclosed. Likewise, any subset or combination of these is also specifically contemplated and disclosed. Thus, for example, the subgroups AE, BF and CE are specifically contemplated and disclosed from the disclosure of exemplary combinations AD, A, B and C; D, E and F; Should be considered. This concept applies to all aspects of this disclosure including, but not limited to, steps of methods of making and using the disclosed compositions. Thus, if there are various additional steps that can be performed, each of these additional steps can be performed in any particular embodiment or combination of embodiments of the disclosed method, and so on. It will be understood that each of the combinations should be considered specifically and disclosed.

1つの態様において、式3または4
In one embodiment, Formula 3 or 4

を有する少なくとも1つの縮合チオフェン部分を含む組成物がここに記載されている。 Described herein are compositions comprising at least one fused thiophene moiety having:

別の態様において、式3’または4’
In another embodiment, the formula 3 ′ or 4 ′

を有する少なくとも1つの部分を含む組成物;ここで、nはゼロより大きい整数であり;いくつかの実施の形態において、nは2以上の整数であり;mはゼロより大きい整数であり;いくつかの実施の形態において、mは2以上の整数であり;oはゼロより大きい整数であり;xは1以上の整数であり;R1およびR2は、独立して、水素またはアルキル基であり、R1およびR2の少なくとも一方がアルキル基であり、Arはアリール基であり、ここで、nは1ではない。 A composition comprising at least one moiety having: wherein n is an integer greater than zero; in some embodiments, n is an integer greater than or equal to 2; m is an integer greater than zero; In such embodiments, m is an integer greater than or equal to 2; o is an integer greater than zero; x is an integer greater than or equal to 1 ; R 1 and R 2 are independently hydrogen or an alkyl group And at least one of R 1 and R 2 is an alkyl group, Ar is an aryl group, and n is not 1.

1つの態様において、構造3、3’、4、および4’に関して、nはゼロより大きい整数であり;mはゼロより大きい整数であり;R1およびR2は、独立して、水素またはアルキル基であり、R1およびR2の少なくとも一方がアルキル基である。ここに用いたように、縮合チオフェン部分の縮合チオフェン環系は、その部分の複素環コアであり、縮合チオフェン環系に結合したα置換基およびβ置換基(例えば、R1およびR2)は含まない。例えば、n=1を有する構造3および4の縮合チオフェン環系が、それぞれ、構造5および6として下記に示されている。
In one embodiment, for structures 3, 3 ′, 4, and 4 ′, n is an integer greater than zero; m is an integer greater than zero; R 1 and R 2 are independently hydrogen or alkyl And at least one of R 1 and R 2 is an alkyl group. As used herein, the fused thiophene ring system of the fused thiophene moiety is the heterocyclic core of that part, and the α and β substituents (eg, R 1 and R 2 ) attached to the fused thiophene ring system are Not included. For example, the fused thiophene ring systems of structures 3 and 4 having n = 1 are shown below as structures 5 and 6, respectively.

ここに記載された縮合チオフェン部分は、縮合環をいくつ有していても差し支えない。例えば、縮合チオフェン部分は、二環(3および3’、n=1);三環(4および4’、n=1);四環(3および3’、n=2);五環(4および4’、n=2);六環(3および3’、n=3);または7環(4および4’、n=3)であっても差し支えない。ここに記載された方法により、いくつの所望の数の環を有する縮合チオフェン部分の構成も可能である。いくつかの実施の形態において、nは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、または15である。いくつかの実施の形態において、nは2以上である。いくつかの実施の形態において、mは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、または15である。いくつかの実施の形態において、oは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、または15である。いくつかの実施の形態において、縮合チオフェン部分は、三環以上(すなわち、4または4’、n≧1;または3または3’、n≧2)であり得る。いくつかの実施の形態において、縮合チオフェン部分は、四環以上(すなわち、4または4’、n≧2;または3または3’、n≧2)であり得る。   The fused thiophene moiety described herein can have any number of fused rings. For example, the fused thiophene moiety can be bicyclic (3 and 3 ′, n = 1); tricyclic (4 and 4 ′, n = 1); tetracyclic (3 and 3 ′, n = 2); pentacyclic (4 And 4 ′, n = 2); six rings (3 and 3 ′, n = 3); or seven rings (4 and 4 ′, n = 3). The methods described herein allow the construction of fused thiophene moieties having any desired number of rings. In some embodiments, n is 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, or 15. In some embodiments, n is 2 or greater. In some embodiments, m is 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, or 15. In some embodiments, o is 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, or 15. In some embodiments, the fused thiophene moiety can be three or more rings (ie, 4 or 4 ', n ≧ 1; or 3 or 3 ′, n ≧ 2). In some embodiments, the fused thiophene moiety can be four or more rings (ie, 4 or 4 ', n ≧ 2; or 3 or 3', n ≧ 2).

別の態様において、前記組成物は、式3”または4”
In another embodiment, the composition has formula 3 ″ or 4 ″

を有する少なくとも1つの部分を含み、式中、nは1以上の整数であり;mは1以上の整数であり;XおよびYは、独立して、共有結合またはアリールであり;R1およびR2は、独立して、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、シクロアルキル、アラルキル、アミノ、エステル、アルデヒド、ヒドキシル、アルコキシ、チオール、チオアルキル、ハロゲン化物、アシルハロゲン化物、アクリレート、またはビニルエーテルであり;R3およびR4は、独立して、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、シクロアルキル、アラルキル、アミノ、エステル、アルデヒド、ヒドキシル、アルコキシ、チオール、チオアルキル、ハロゲン化物、アシルハロゲン化物、アクリレート、またはビニルエーテルであり;AおよびBは、独立して、SまたはOのいずれかである。 Wherein n is an integer greater than or equal to 1; m is an integer greater than or equal to 1; X and Y are independently a covalent bond or aryl; R 1 and R 2 is independently alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, cycloalkyl, aralkyl, amino, ester, aldehyde, hydroxyl, alkoxy, thiol, thioalkyl, halide, acyl halide, acrylate, or vinyl ether; R 3 And R 4 are independently alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, cycloalkyl, aralkyl, amino, ester, aldehyde, hexyl, alkoxy, thiol, thioalkyl, halide, acyl halide, acrylate, or vinyl ether; A and B are German To be either S or O.

3”および4”に記載された縮合チオフェン部分は、3より大きいいくつの縮合環を有していても差し支えない。例えば、縮合チオフェン部分は、四環(3”、n=2);五環(4”、n=2);六環(3”、n=3);または7環(4”、n=3)であっても差し支えない。ここに開示された方法により、いくつの所望の数の環を有する縮合チオフェン部分の構成も可能である。1つの態様において、3”および4”について、nは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、または15である。   The fused thiophene moieties described in 3 ″ and 4 ″ can have any number of fused rings greater than 3. For example, a fused thiophene moiety can be a four ring (3 ″, n = 2); a five ring (4 ″, n = 2); a six ring (3 ″, n = 3); or a seven ring (4 ″, n = 3). ). The method disclosed herein allows the construction of fused thiophene moieties having any desired number of rings. In one embodiment, for 3 ″ and 4 ″, n is 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, or 15.

ここに記載された縮合チオフェン部分は、その縮合チオフェン環系のβ位置の少なくとも1つでアルキル基により置換されている。ここに用いたように、縮合チオフェン環系のα位置は、縮合チオフェンの硫黄に直接隣接した非縮合炭素中心であるのに対し、β位置は、α位置により、縮合チオフェンの硫黄から隔てられた非縮合炭素中心である。構造3、3’、3”、4、4’、および4”において、α位置は、組成物の残りと接続されているものとして示されているのに対し、β位置は、R1およびR2により置換されている。 The fused thiophene moiety described herein is substituted with an alkyl group at at least one of the β positions of the fused thiophene ring system. As used herein, the alpha position of the fused thiophene ring system is a non-fused carbon center directly adjacent to the sulfur of the fused thiophene, whereas the beta position is separated from the fused thiophene sulfur by the alpha position. Non-condensable carbon center. In structures 3, 3 ′, 3 ″, 4, 4 ′, and 4 ″, the α position is shown as being connected to the rest of the composition, whereas the β position is R 1 and R Replaced by 2 .

1つの態様において、R1およびR2の少なくとも一方はアルキル基である。縮合チオフェン環系のβ位置にアルキル置換基を有する構造3、3’、3”、4、4’、および4”の縮合チオフェン部分を製造する方法は、以前にはなかった。下記の実施例により詳しく記載されるように、単純な未縮合のチオフェンをアルキル化するために従来使用された方法は、縮合チオフェン環系をアルキル化するための試行に使用した場合、うまくいかない。1つの態様において、縮合チオフェン環系のβ位置に大きいアルキル置換基を有する縮合チオフェン部分を製造する方法が、ここに記載されている。 In one embodiment, at least one of R 1 and R 2 is an alkyl group. There has been no previous method for preparing fused thiophene moieties of structures 3, 3 ′, 3 ″, 4, 4 ′, and 4 ″ having an alkyl substituent at the β position of the fused thiophene ring system. As described in more detail in the examples below, the methods conventionally used to alkylate simple unfused thiophenes do not work when used in attempts to alkylate fused thiophene ring systems. In one embodiment, a method for producing a fused thiophene moiety having a large alkyl substituent at the β-position of a fused thiophene ring system is described herein.

1つの態様において、R1およびR2は、多種多様な置換または未置換のアルキル基であっても差し支えない。例えば、R1およびR2の少なくとも一方は、未置換のアルキル基である。この態様において、未置換のアルキル基は、直鎖アルキル基(例えば、メチル、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、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシルまたはヘキサデシル)、分岐鎖アルキル基(例えば、sec−ブチル、neo−ペンチル、4−メチルペンチル)、または置換または未置換のシクロアルキル基(例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル)であり得る。別の態様において、R1およびR2の少なくとも一方は、置換されている、それ自体のサイズが少なくとも4つの炭素を含むアルキル基である。さらに別の態様において、アルキル基の置換は、少なくとも2つの炭素だけ縮合チオフェン環系から隔てられている。R1および/またはR2は、アリール基、シクロアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アミノ基、エステル、アルデヒド、ヒドキシル基、アルコキシ基、チオール基、チオアルキル基、またはハロゲン化物、アシルハロゲン化物、アクリレート、またはビニルエーテルにより置換されていて差し支えない。置換アルキル基の例としては、以下に限られないが、6−ヒドロキシヘキシルおよび3−フェニルブチルが挙げられる。R1およびR2の選択は、縮合チオフェン部分を含有する組成物の最終用途に依存する。ここに記載された方法により、多種多様なR1およびR2置換基を有する縮合チオフェン部分の合成が可能である。その後の反応工程を乗り切るために、置換アルキル基のどのような官能性を保護することもできる。 In one embodiment, R 1 and R 2 can be a wide variety of substituted or unsubstituted alkyl groups. For example, at least one of R 1 and R 2 is an unsubstituted alkyl group. In this embodiment, the unsubstituted alkyl group is a straight chain alkyl group (eg, methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl or hexadecyl), branched alkyl group ( For example, it may be sec-butyl, neo-pentyl, 4-methylpentyl), or a substituted or unsubstituted cycloalkyl group (eg, cyclopentyl, cyclohexyl). In another embodiment, at least one of R 1 and R 2 is a substituted alkyl group that itself contains at least 4 carbons in size. In yet another embodiment, the alkyl group substitution is separated from the fused thiophene ring system by at least two carbons. R 1 and / or R 2 is an aryl group, a cycloalkyl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an amino group, an ester, an aldehyde, a hydroxyl group, an alkoxy group, a thiol group, a thioalkyl group, or a halide, acyl halogen It may be substituted with a fluoride, acrylate, or vinyl ether. Examples of substituted alkyl groups include, but are not limited to, 6-hydroxyhexyl and 3-phenylbutyl. The choice of R 1 and R 2 depends on the end use of the composition containing the fused thiophene moiety. The methods described herein allow the synthesis of fused thiophene moieties with a wide variety of R 1 and R 2 substituents. Any functionality of the substituted alkyl group can be protected to survive subsequent reaction steps.

未置換の縮合チオフェン環系(すなわち、αまたはβ位置に置換基がない)は、比較的不溶性である傾向にある。それゆえ、1つの態様において、R1およびR2は、サイズが少なくとも6の炭素を有するアルキル基であり得る。例えば、そのアルキル基は、式Ck2K+1を有することができ、式中、kは6以上の整数である。 Unsubstituted fused thiophene ring systems (ie, no substituents at the α or β positions) tend to be relatively insoluble. Thus, in one embodiment, R 1 and R 2 can be an alkyl group having at least 6 carbons in size. For example, the alkyl group can have the formula C k H 2K + 1 , where k is an integer greater than or equal to 6.

ある態様において、縮合チオフェン環系は、両方のβ位置で置換されており、よって、環系にβ水素はない。例えば、1つの態様において、構造3、3’、3”、4、4’、および4”におけるR1もR2もHではない。そのような部分は、β水素含有量を実質的に有さないオリゴマーおよびポリマーに含むことができ、増大した酸化安定性を有する。例えば、β水素の縮合チオフェン環系に対するモル比は、約1/6、1/7、1/8、1/9または1/10未満であり得る。さらに別の態様において、R1およびR2の一方または両方はアルキル基であり得る。1つの態様において、R1およびR2は同一のアルキル基である。R1およびR2が同一である場合、重合反応の位置選択性の問題(すなわち、頭−尾対頭−頭のカップリング)がなくなるので、レジオレギュラー型ポリマーを容易に構成することができる。他の態様において、R1およびR2は異なってもよい。例えば、R1は、サイズが少なくとも4つの炭素であって差し支えなく、R2はサイズが4未満の炭素(例えば、メチル基)である。あるいは、別の態様において、R1およびR2の両方とも、サイズが少なくとも4つの炭素であり得る。 In some embodiments, the fused thiophene ring system is substituted at both β positions, and thus there are no β hydrogens in the ring system. For example, in one embodiment, neither R 1 nor R 2 in structure 3, 3 ′, 3 ″, 4, 4 ′, and 4 ″ is H. Such moieties can be included in oligomers and polymers that are substantially free of beta hydrogen content and have increased oxidative stability. For example, the molar ratio of β hydrogen to the fused thiophene ring system can be less than about 1/6, 1/7, 1/8, 1/9, or 1/10. In yet another embodiment, one or both of R 1 and R 2 can be an alkyl group. In one embodiment, R 1 and R 2 are the same alkyl group. When R 1 and R 2 are the same, the regioregular polymer can be easily constructed because the problem of regioselectivity of the polymerization reaction (ie, head-to-head to head-to-head coupling) is eliminated. In other embodiments, R 1 and R 2 may be different. For example, R 1 can be at least 4 carbons in size, and R 2 is carbon less than 4 in size (eg, a methyl group). Alternatively, in another embodiment, both R 1 and R 2 can be at least 4 carbons in size.

部分3’、3”、4’および4”に関して、縮合チオフェン部分のα位置に、アリール基(Ar)が結合されている。   With respect to the moieties 3 ', 3 ", 4' and 4", an aryl group (Ar) is attached to the alpha position of the fused thiophene moiety.

1つの態様において、Arは、1つ以上の未縮合チオフェン基、1つ以上の縮合チオフェン基、または未縮合と縮合のチオフェン基の組合せを含む。例えば、前記縮合チオフェン部分は式200または201:
In one embodiment, Ar comprises one or more unfused thiophene groups, one or more fused thiophene groups, or a combination of unfused and fused thiophene groups. For example, the fused thiophene moiety is of formula 200 or 201:

を有し、式中、oは1以上であり;いくつかの実施の形態において、oは1、2または3であり;R3およびR4は、独立して、水素またはアルキル基である。いくつかの実施の形態において、nは2、3または4であり、mは1である。他の実施の形態において、nは2、3または4であり、mは1であり、oは1、2または3である。Arが縮合チオフェンである場合、その縮合チオフェンは、1つの縮合チオフェン基または2つ以上の縮合チオフェン基であり得ると考えられる。Arが2つ以上の縮合チオフェン基である場合、その縮合チオフェン基は同じであっても異なっても差し支えない。例えば、Arは、トリス−縮合チオフェンに共有結合したビス−縮合チオフェンであり得る。他の態様において、Arは、置換または未置換の縮合チオフェン基に結合した1つ以上の置換または未置換のチオフェン基であり得る。 In which o is 1 or more; in some embodiments, o is 1, 2 or 3; R 3 and R 4 are independently hydrogen or an alkyl group. In some embodiments, n is 2, 3 or 4, and m is 1. In other embodiments, n is 2, 3 or 4, m is 1, and o is 1, 2 or 3. When Ar is a fused thiophene, it is believed that the fused thiophene can be one fused thiophene group or two or more fused thiophene groups. When Ar is two or more condensed thiophene groups, the condensed thiophene groups may be the same or different. For example, Ar can be a bis-fused thiophene covalently linked to a tris-fused thiophene. In other embodiments, Ar can be one or more substituted or unsubstituted thiophene groups attached to a substituted or unsubstituted fused thiophene group.

別の態様において、部分3’、3”、4’および4”に関して、Ar部分は300または301
In another embodiment, with respect to moieties 3 ′, 3 ″, 4 ′ and 4 ″, the Ar moiety is 300 or 301

を有し、式中、AおよびBはOまたはSであり、R3およびR4は、独立して、置換または未置換のアルキル、置換または未置換のアルケニル、置換または未置換のアルキニル、アリール、シクロアルキル、アラルキル、アミノ、エステル、アルデヒド、ヒドロキシル、アルコキシ、チオール、チオアルキル、ハロゲン化物、アシルハロゲン化物、アクリレート、またはビニルエーテルであり;XおよびYは、独立して、共有結合または1つ以上のアリール基であり、そのうちの1つが最終的に縮合チオフェン部分に結合している。 Wherein A and B are O or S, and R 3 and R 4 are independently substituted or unsubstituted alkyl, substituted or unsubstituted alkenyl, substituted or unsubstituted alkynyl, aryl , Cycloalkyl, aralkyl, amino, ester, aldehyde, hydroxyl, alkoxy, thiol, thioalkyl, halide, acyl halide, acrylate, or vinyl ether; X and Y are independently a covalent bond or one or more An aryl group, one of which is ultimately attached to the fused thiophene moiety.

別の態様において、ここに記載された縮合チオフェン化合物中に存在する硫黄原子のいずれかを酸化させて、SO2基を生成することができる。別の態様において、組成物は、以下の酸化された縮合チオフェン部分:
In another embodiment, any of the sulfur atoms present in the fused thiophene compounds described herein can be oxidized to produce SO 2 groups. In another embodiment, the composition comprises the following oxidized fused thiophene moiety:

の少なくとも一方を含む。いくつかの実施の形態において、構造44および45に関して、nはゼロより大きい整数であり;いくつかの実施の形態において、nは2以上の整数であり;mは1以上であり;R1およびR2は、独立して、水素またはアルキル基であり;各Tは、独立して、SまたはSO2であり、酸化した縮合チオフェン環系の最も中心の環の少なくとも1つにおいて、TはSO2である。各Tは、独立して、SおよびSO2であり、酸化した縮合チオフェン環系の最も中心の環の少なくとも1つにおいて、TはSO2である。ここに用いたように、奇数2q+1の縮合環を有する縮合チオフェン環系の最も中心の環は、その環系の端部からq+1番目の環である。偶数2qの縮合環を有する縮合チオフェン環系の最も中心の環は、その環系の端部からq番目とq+1番目の環である。例えば、3環系の最も中心の環は二番目の環であり、4環系の最も中心の環は二番目と三番目の環であり、5環系の最も中心の環は三番目の環である。 At least one of the above. In some embodiments, for structures 44 and 45, n is an integer greater than zero; in some embodiments, n is an integer greater than or equal to 2; m is greater than or equal to 1 ; and R 1 and R 2 is independently hydrogen or an alkyl group; each T is independently S or SO 2 , and in at least one of the most central rings of the oxidized fused thiophene ring system, T is SO 2 . Each T is independently S and SO 2 , and in at least one of the most central rings of the oxidized fused thiophene ring system, T is SO 2 . As used herein, the most central ring of a fused thiophene ring system having an odd number of 2q + 1 fused rings is the q + 1th ring from the end of the ring system. The most central rings of a fused thiophene ring system having an even 2q fused ring are the q-th and q + 1-th rings from the end of the ring system. For example, the most central ring in a 3-ring system is the second ring, the most central ring in the 4-ring system is the second and third rings, and the most central ring in the 5-ring system is the third ring. It is.

別の態様において、酸化された部分は、式44’または45’:
In another embodiment, the oxidized moiety is of formula 44 ′ or 45 ′:

を有し、式中、酸化された縮合チオフェン環系の最も中心の環の少なくとも1つにおいて、TはSO2である。1つの態様において、最も中心の環の少なくとも1つにおけるTはSO2であり、残りのS原子は酸化されていない。 Wherein in at least one of the central rings of the oxidized fused thiophene ring system, T is SO 2 . In one embodiment, T in at least one of the most central rings is SO 2 and the remaining S atoms are not oxidized.

ここに記載された酸化された縮合チオフェン化合物のいずれを、先に記載されたポリマー、オリゴマー、モノマー、発色団、および他の組成物に使用して差し支えない。例えば、少なくとも1種類の酸化された縮合チオフェン部分が前記組成物中に少なくとも1質量%の総濃度で存在しても差し支えない。nの値は、例えば、1、2、3、4、または5であり得る。他の態様において、縮合チオフェン部分は、三環以上(すなわち、45’、n≧1;または44’、n≧2)であり得る。いくつかの実施の形態において、nは2以上である。さらに別の態様において、R1およびR2の少なくとも一方は、前記酸化された縮合チオフェン部分の酸化された縮合チオフェン環系コアに直接結合した、サイズが少なくとも6の炭素を有するアルキル基である。R1およびR2の両方とも、アルキル基であって差し支えなく、同じであっても互いに異なっても差し支えない。ある態様において、R1およびR2のいずれもHではない。他の態様において、前記組成物は、約1/10、1/9、1/8、1/7、または1/6未満の、β水素の酸化された縮合チオフェン環系に対する比を有する。1つの態様において、酸化された縮合化合物は構造:
Any of the oxidized fused thiophene compounds described herein can be used in the previously described polymers, oligomers, monomers, chromophores, and other compositions. For example, at least one oxidized condensed thiophene moiety may be present in the composition at a total concentration of at least 1% by weight. The value of n can be, for example, 1, 2, 3, 4, or 5. In other embodiments, the fused thiophene moiety can be three or more rings (ie, 45 ′, n ≧ 1; or 44 ′, n ≧ 2). In some embodiments, n is 2 or greater. In yet another embodiment, at least one of R 1 and R 2 is an alkyl group having a size of at least 6 carbons directly attached to the oxidized fused thiophene ring system core of the oxidized fused thiophene moiety. Both R 1 and R 2 can be alkyl groups and can be the same or different from each other. In some embodiments, neither R 1 nor R 2 is H. In other embodiments, the composition has a ratio of β hydrogen to oxidized fused thiophene ring system of less than about 1/10, 1/9, 1/8, 1/7, or 1/6. In one embodiment, the oxidized condensed compound has the structure:

を有し、式中、nはゼロより大きい整数であり;R1およびR2は、独立して、水素またはアルキル基であり;Qは、独立して、水素、置換または未置換のアルキル基、アシルハロゲン化物、エステル、アルデヒド、ケトン、ヒドロキシル基、チオール基またはアルキル置換チオール基、アルコキシ基、アクリレート基、アミノ基、ビニルエーテル基、ヒドロキシルアルキル基、カルボン酸基、またはハロゲン化物である。 Wherein n is an integer greater than zero; R 1 and R 2 are independently hydrogen or an alkyl group; Q is independently hydrogen, substituted or unsubstituted alkyl group , Acyl halides, esters, aldehydes, ketones, hydroxyl groups, thiol groups or alkyl-substituted thiol groups, alkoxy groups, acrylate groups, amino groups, vinyl ether groups, hydroxyl alkyl groups, carboxylic acid groups, or halides.

酸化された縮合チオフェン部分の例が、構造46、47、48および49として下記に示されている:
Examples of oxidized fused thiophene moieties are shown below as structures 46, 47, 48 and 49:

構造3、3’、3”、4、4’、4”、44’、および45’の縮合チオフェン部分は、単純な単量体縮合チオフェンとして存在しても、またはオリゴマーやポリマーなどのより複雑な化合物中に含まれても差し支えない。例えば、3および4に記載された縮合チオフェン部分は、式7および8:
Condensed thiophene moieties of structures 3, 3 ′, 3 ″, 4, 4 ′, 4 ″, 44 ′, and 45 ′ may exist as simple monomer-fused thiophenes or are more complex such as oligomers and polymers It may be contained in any other compound. For example, the fused thiophene moieties described in 3 and 4 have formulas 7 and 8:

を有する単純な縮合チオフェンモノマー中に含まれて差し支えなく、式中、nはゼロより大きい整数であり;いくつかの実施の形態において、nは2以上の整数であり;R1およびR2は、独立して、水素またはアルキルであり;Qは、独立して、水素、置換または未置換のアルキル基(例えば、アルキルヒドロキシ基)、カルボン酸、アシルハロゲン化物、エステル、アルデヒド、ケトン、ヒドロキシル基、チオール基またはアルキル置換チオール基、アルコキシ基、アクリレート基、アミノ基、ビニルエーテル、またはハロゲン化物である。1つの態様において、7および8における各Qは臭化物である。ある態様において、構造7および8を有するモノマーを使用して、以下に記載されるように、縮合チオフェンオリゴマーおよびポリマーを製造することができる。 In which n is an integer greater than zero; in some embodiments, n is an integer greater than or equal to 2; and R 1 and R 2 are Is independently hydrogen or alkyl; Q is independently hydrogen, substituted or unsubstituted alkyl group (eg, alkylhydroxy group), carboxylic acid, acyl halide, ester, aldehyde, ketone, hydroxyl group A thiol group or an alkyl-substituted thiol group, an alkoxy group, an acrylate group, an amino group, a vinyl ether, or a halide. In one embodiment, each Q in 7 and 8 is bromide. In certain embodiments, monomers having structures 7 and 8 can be used to produce condensed thiophene oligomers and polymers, as described below.

縮合チオフェンモノマー7および8、または代わりに、酸化された縮合チオフェンモノマー44および45を、縮合チオフェン部分の共役ホモオリゴマーまたはホモポリマーブロックを有するオリゴマーおよびポリマー中に含ませて、縮合チオフェン部分3、3’、3”、4、4’、または4”、または44’および45’を有するポリマーを生成することができる。例えば、1つの実施の形態によれば、オリゴマーまたはポリマーは、構造3、3’、3”、4、4’、4”、44’および45’の縮合チオフェンを含み、式中、mは1より大きい。さらに別の態様において、mは少なくとも約4である。別の態様において、ポリマーがホモポリマーである場合、mは少なくとも約10である。この態様において、モノマー7または8(もしくは、代わりに44または45)を重合させて、式3または4(もしくは、代わりに44’または45’)を有する残基からなるホモポリマーを生成できると考えられる。他の態様において、mは、1から1,000、1から9,000、1から8,000、1から7,000、1から6,000、1から5,000、1から4,000、1から3,000、1から2,000、1から1,000、1から500、1から250、1から100、1から50、1から25、1から10、25から1000、25から500、25から250、50から1000、50から500、または50から250である。   Condensed thiophene monomers 7 and 8, or alternatively oxidized condensed thiophene monomers 44 and 45, are included in oligomers and polymers with conjugated homo-oligomers or homopolymer blocks of fused thiophene moieties to provide condensed thiophene moieties 3, 3 Polymers having '3 ", 4, 4', or 4", or 44 'and 45' can be produced. For example, according to one embodiment, the oligomer or polymer comprises fused thiophenes of structure 3, 3 ′, 3 ″, 4, 4 ′, 4 ″, 44 ′ and 45 ′, where m is 1 Greater than. In yet another embodiment, m is at least about 4. In another embodiment, m is at least about 10 when the polymer is a homopolymer. In this embodiment, it is believed that monomers 7 or 8 (or alternatively 44 or 45) can be polymerized to produce a homopolymer consisting of residues having formula 3 or 4 (or alternatively 44 ′ or 45 ′). It is done. In other embodiments, m is 1 to 1,000, 1 to 9,000, 1 to 8,000, 1 to 7,000, 1 to 6,000, 1 to 5,000, 1 to 4,000, 1 to 3,000, 1 to 2,000, 1 to 1,000, 1 to 500, 1 to 250, 1 to 100, 1 to 50, 1 to 25, 1 to 10, 25 to 1000, 25 to 500, 25 to 250, 50 to 1000, 50 to 500, or 50 to 250.

他の態様において、ここに記載された縮合チオフェンモノマー(例えば、7および8)を、他の芳香族または不飽和部分と共に共役コポリマー中に含ませても差し支えない。例えば、縮合チオフェンモノマー7および8(または、代わりに、44または45)を他の置換または未置換の縮合チオフェン部分と共重合させて、共役縮合チオフェンポリマーまたはオリゴマーを形成することができる。あるいは、縮合チオフェンモノマー7および8(44または45)を置換または未置換のチオフェンと共重合させて、チオフェン/縮合チオフェンポリマーまたはオリゴマーを形成しても差し支えない。縮合チオフェンモノマー7および8(44または45)を、ビニレン、フェニレン、または他のアリーレンまたはヘテロアリーレン部分などの共役ポリマーに一般に使用される他の部分と共重合させても差し支えない。   In other embodiments, the fused thiophene monomers described herein (eg, 7 and 8) can be included in the conjugated copolymer along with other aromatic or unsaturated moieties. For example, fused thiophene monomers 7 and 8 (or alternatively 44 or 45) can be copolymerized with other substituted or unsubstituted fused thiophene moieties to form conjugated fused thiophene polymers or oligomers. Alternatively, the fused thiophene monomers 7 and 8 (44 or 45) can be copolymerized with substituted or unsubstituted thiophenes to form thiophene / fused thiophene polymers or oligomers. Fused thiophene monomers 7 and 8 (44 or 45) can be copolymerized with other moieties commonly used in conjugated polymers such as vinylene, phenylene, or other arylene or heteroarylene moieties.

ここに記載された縮合チオフェン部分は、幅広い他のタイプのポリマーに含ませることができる。例えば、式7および8(44または45)を有する縮合チオフェンは、例えば、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリアミド、ポリカーボネート、またはポリケトンなどのポリマーの主鎖に、そして、例えば、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、またはポリ(ビニルエーテル)などのポリマーの側鎖に含ませることができる。式7および8(44または45)を有する縮合チオフェンを、そのモノマーをポリマーに含ませることを可能にする反応基(例えば、塩化アシル、アルコール、アクリレート、アミン、ビニルエーテル)で修飾できると考えられる。例えば、R1、R2、および/またはQをそのような反応基で修飾することができる。 The fused thiophene moieties described herein can be included in a wide variety of other types of polymers. For example, condensed thiophenes having the formulas 7 and 8 (44 or 45) are in the main chain of polymers such as, for example, polyesters, polyurethanes, polyethers, polyamides, polycarbonates or polyketones and, for example, polyacrylates, polymethacrylates, Alternatively, it can be included in the side chain of a polymer such as poly (vinyl ether). It is contemplated that fused thiophenes having formulas 7 and 8 (44 or 45) can be modified with reactive groups that allow the monomer to be included in the polymer (eg, acyl chloride, alcohol, acrylate, amine, vinyl ether). For example, R 1 , R 2 , and / or Q can be modified with such reactive groups.

他の態様において、部分3’、3”、4’、4”、44’および45’は、この3’、3”、4’、4”、44’および45’部分のホモモノマー(すなわち、ただ1つの)、共役ホモオリゴマーまたはホモポリマーブロックに含ませて、ポリマーを製造することができる。例えば、1つの実施の形態によれば、オリゴマーまたはポリマーは、mが1より大きい、構造3’、3”、4’、4”、44’および45’の縮合チオフェンを含む。さらに別の実施の形態において、mは少なくとも約4である。別の態様において、ポリマーがホモポリマーである場合、mは少なくとも約10である。この態様において、部分3’、3”、4’、4”、44’および45’を重合させて、ホモポリマーを製造できると考えられる。他の態様において、mは、1から1,000、1から9,000、1から8,000、1から7,000、1から6,000、1から5,000、1から4,000、1から3,000、1から2,000、1から1,000、1から500、1から250、1から100、1から50、1から25、1から10、25から1000、25から500、25から250、50から1000、50から500、または50から250である。   In other embodiments, the moieties 3 ′, 3 ″, 4 ′, 4 ″, 44 ′ and 45 ′ are homomonomers of the 3 ′, 3 ″, 4 ′, 4 ″, 44 ′ and 45 ′ moieties (ie, just One), conjugated homooligomers or homopolymer blocks can be included to produce the polymer. For example, according to one embodiment, the oligomer or polymer comprises fused thiophenes of structure 3 ', 3 ", 4', 4", 44 'and 45', where m is greater than 1. In yet another embodiment, m is at least about 4. In another embodiment, m is at least about 10 when the polymer is a homopolymer. In this embodiment, it is contemplated that the moieties 3 ', 3 ", 4', 4", 44 'and 45' can be polymerized to produce a homopolymer. In other embodiments, m is 1 to 1,000, 1 to 9,000, 1 to 8,000, 1 to 7,000, 1 to 6,000, 1 to 5,000, 1 to 4,000, 1 to 3,000, 1 to 2,000, 1 to 1,000, 1 to 500, 1 to 250, 1 to 100, 1 to 50, 1 to 25, 1 to 10, 25 to 1000, 25 to 500, 25 to 250, 50 to 1000, 50 to 500, or 50 to 250.

いくつかの実施の形態において、3’、3”、4’、4”、44’および45’部分の共役ホモモノマー(すなわち、ただ1つの)、ホモオリゴマーまたはホモポリマーブロックを有するポリマーは、約4,000から約180,000Daの分子量を有する。いくつかの実施の形態において、そのポリマーは、約15,000から約50,000Daの分子量を有する。いくつかの実施の形態において、そのポリマーは、約20,000から約40,000Daの分子量を有する。いくつかの実施の形態において、3’、3”、4’、4”、44’および45’部分の共役ホモモノマー(すなわち、ただ1つの)、ホモオリゴマーまたはホモポリマーブロックを有するポリマーは、約4,000から約180,000、約4,000から約160,000、約4,000から約140,000、約4,000から約120,000、約4,000から約100,000、約4,000から約80,000、約4,000から約70,000、約4,000から約60,000、約4,000から約50,000、約4,000から約40,000、約4,000から約30,000、約5,000から約180,000、約5,000から約160,000、約5,000から約140,000、約5,000から約120,000、約5,000から約100,000、約5,000から約80,000、約5,000から約70,000、約5,000から約60,000、約5,000から約50,000、約5,000から約40,000、約5,000から約30,000、約10,000から約180,000、約10,000から約160,000、約10,000から約140,000、約10,000から約120,000、約10,000から約100,000、約10,000から約80,000、約10,000から約70,000、約10,000から約60,000、約10,000から約50,000、約10,000から約40,000、約10,000から約30,000、約20,000から約180,000、約20,000から約160,000、約20,000から約140,000、約20,000から約120,000、約20,000から約100,000、約20,000から約80,000、約20,000から約70,000、約20,000から約60,000、約20,000から約50,000、約20,000から約40,000、約20,000から約30,000、約30,000から約180,000、約30,000から約160,000、約30,000から約140,000、約30,000から約100,000、約30,000から約80,000、約30,000から約70,000、約30,000から約60,000、約13,000から約50,000、約30,000から約40,000、約50,000から約180,000、約50,000から約160,000、約50,000から約140,000、約50,000から約120,000、約50,000から約100,000、約50,000から約80,000、約50,000から約70,000、または約50,000から約60,000Daの分子量を有する。いくつかの実施の形態において、3’、3”、4’、4”、44’および45’部分の共役ホモモノマー(すなわち、ただ1つの)、ホモオリゴマーまたはホモポリマーブロックを有するポリマーは、約3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000、10,000、15,000、20,000、25,000、30,000、40,000、50,000、60,000、70,000、80,000、90,000、100,000、110,000、120,000、130,000、140,000、150,000、160,000、170,000、または180,000Daの分子量を有する。   In some embodiments, a polymer having 3 ′, 3 ″, 4 ′, 4 ″, 44 ′ and 45 ′ portion conjugated homomonomers (ie, only one), homooligomer or homopolymer block is about 4 And a molecular weight of about 180,000 Da. In some embodiments, the polymer has a molecular weight of about 15,000 to about 50,000 Da. In some embodiments, the polymer has a molecular weight of about 20,000 to about 40,000 Da. In some embodiments, a polymer having 3 ′, 3 ″, 4 ′, 4 ″, 44 ′ and 45 ′ portion conjugated homomonomers (ie, only one), homooligomer or homopolymer block is about 4 4,000 to about 180,000, about 4,000 to about 160,000, about 4,000 to about 140,000, about 4,000 to about 120,000, about 4,000 to about 100,000, about 4 4,000 to about 80,000, about 4,000 to about 70,000, about 4,000 to about 60,000, about 4,000 to about 50,000, about 4,000 to about 40,000, about 4 5,000 to about 30,000, about 5,000 to about 180,000, about 5,000 to about 160,000, about 5,000 to about 140,000, about 5,000 to about 12 5,000, about 5,000 to about 100,000, about 5,000 to about 80,000, about 5,000 to about 70,000, about 5,000 to about 60,000, about 5,000 to about 50 , About 5,000 to about 40,000, about 5,000 to about 30,000, about 10,000 to about 180,000, about 10,000 to about 160,000, about 10,000 to about 140 , About 10,000 to about 120,000, about 10,000 to about 100,000, about 10,000 to about 80,000, about 10,000 to about 70,000, about 10,000 to about 60 , About 10,000 to about 50,000, about 10,000 to about 40,000, about 10,000 to about 30,000, about 20,000 to about 180,000, about 20,000 00 to about 160,000, about 20,000 to about 140,000, about 20,000 to about 120,000, about 20,000 to about 100,000, about 20,000 to about 80,000, about 20,000 000 to about 70,000, about 20,000 to about 60,000, about 20,000 to about 50,000, about 20,000 to about 40,000, about 20,000 to about 30,000, about 30,000 30,000 to about 180,000, about 30,000 to about 160,000, about 30,000 to about 140,000, about 30,000 to about 100,000, about 30,000 to about 80,000, about 30,000 000 to about 70,000, about 30,000 to about 60,000, about 13,000 to about 50,000, about 30,000 to about 40,000, about 50,000 To about 180,000, about 50,000 to about 160,000, about 50,000 to about 140,000, about 50,000 to about 120,000, about 50,000 to about 100,000, about 50,000 To about 80,000, about 50,000 to about 70,000, or about 50,000 to about 60,000 Da. In some embodiments, a polymer having 3 ′, 3 ″, 4 ′, 4 ″, 44 ′ and 45 ′ moieties of conjugated homomonomers (ie, only one), homooligomer or homopolymer block is about 3000 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 10,000, 15,000, 20,000, 25,000, 30,000, 40,000, 50,000, 60,000, 70,000, 80 , 90,000, 100,000, 110,000, 120,000, 130,000, 140,000, 150,000, 160,000, 170,000, or 180,000 Da.

他の態様において、部分3’、3”、4’、4”、44’および45’は、他の芳香族または不飽和部分と共に共役コポリマーに含ませることができる。例えば、部分3’、3”、4’、4”、44’および45’を他の置換または未置換の縮合チオフェン部分と共重合させて、共役縮合チオフェンポリマーまたはオリゴマーを形成することができる。あるいは、部分3’、3”、4’、4”、44’および45’を置換または未置換チオフェンと共重合させて、チオフェン/縮合チオフェンポリマーまたはオリゴマーを形成しても差し支えない。部分3’、3”、4’、4”、44’および45’を、ビニレン、フェニレン、または他のアリーレンまたはヘテロアリーレン部分などの、共役ポリマーに一般に使用される他の部分と共重合させても差し支えない。   In other embodiments, the moieties 3 ', 3 ", 4', 4", 44 'and 45' can be included in the conjugated copolymer along with other aromatic or unsaturated moieties. For example, moieties 3 ', 3 ", 4', 4", 44 'and 45' can be copolymerized with other substituted or unsubstituted fused thiophene moieties to form conjugated fused thiophene polymers or oligomers. Alternatively, moieties 3 ', 3 ", 4', 4", 44 'and 45' can be copolymerized with substituted or unsubstituted thiophenes to form thiophene / fused thiophene polymers or oligomers. Copolymerizing the moieties 3 ′, 3 ″, 4 ′, 4 ″, 44 ′ and 45 ′ with other moieties commonly used in conjugated polymers, such as vinylene, phenylene, or other arylene or heteroarylene moieties. There is no problem.

ここに記載された部分3’、3”、4’、4”、44’および45’を多種多様な他のタイプのポリマーに含ませることができる。例えば、部分3’、3”、4’、4”、44’および45’は、例えば、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリアミド、ポリカーボネート、またはポリケトンなどのポリマーの主鎖に、そして、例えば、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、またはポリ(ビニルエーテル)などのポリマーの側鎖に含ませることができる。部分3’、3”、4’、4”、44’および45’を、そのモノマーをポリマーに含ませることを可能にする反応基(例えば、塩化アシル、アルコール、アクリレート、アミン、ビニルエーテル)で修飾できると考えられる。   The portions 3 ', 3 ", 4', 4", 44 'and 45' described herein can be included in a wide variety of other types of polymers. For example, the portions 3 ′, 3 ″, 4 ′, 4 ″, 44 ′ and 45 ′ are in the main chain of a polymer such as, for example, polyester, polyurethane, polyether, polyamide, polycarbonate, or polyketone, and for example poly It can be included in the side chain of a polymer such as acrylate, polymethacrylate, or poly (vinyl ether). Modify moieties 3 ′, 3 ″, 4 ′, 4 ″, 44 ′ and 45 ′ with reactive groups (eg acyl chlorides, alcohols, acrylates, amines, vinyl ethers) that allow the monomer to be included in the polymer. It is considered possible.

別の態様において、ここに記載された縮合チオフェンは、高分子電子光学材料に一般に使用されるものなどのドナー・アクセプタ発色団に含ませることができる。例えば、構造3および4の縮合チオフェン部分を、構造9または10:
In another embodiment, the fused thiophenes described herein can be included in donor-acceptor chromophores, such as those commonly used in polymer electro-optic materials. For example, a fused thiophene moiety of structures 3 and 4 can be converted to structures 9 or 10:

を有するドナー・アクセプタ発色団に含ませることができ、式中、Dは電子供与基であり、Aは電子求引基である。ドナー・アクセプタ発色団は、各々が全てここに引用される、米国特許第6584266号、同第6514434号、同第6448416号、同第6444830号、および同第6393190号の各明細書に、より詳しく記載されている。1つの態様において、式7または8を有する縮合チオフェンを電子供与基および電子求引基と反応させて、それぞれ、式9および10を有する化合物を生成することができる。 In which D is an electron donating group and A is an electron withdrawing group. Donor-acceptor chromophores are more fully described in US Pat. Nos. 6,584,266, 6,514,434, 6,448,416, 6,444,830 and 6,393,190, each of which is hereby incorporated by reference. Have been described. In one embodiment, a fused thiophene having formula 7 or 8 can be reacted with an electron donating group and an electron withdrawing group to produce compounds having formulas 9 and 10, respectively.

様々な態様において、ここに記載された組成物は、その組成物に所望の電子的性質または光電子工学的性質を生じるのに十分に高濃度の構造3または4(もしくは44または45)の縮合チオフェン部分を有する。例えば、その組成物は、少なくとも1質量%の総濃度で構造3または4(または、代わりに44または45)の縮合チオフェン部分を少なくとも1つ有する。さらに別の態様において、ここに記載された組成物は、少なくとも3質量%の総濃度で構造3または4(もしくは、44または45)の縮合チオフェン部分を少なくとも1つ有する。追加の態様において、その組成物は、例えば、少なくとも10質量%、20質量%、30質量%、40質量%、または50質量%のより高い総濃度で構造3または4(もしくは、44または45)の縮合チオフェン部分を少なくとも1つ有する。縮合チオフェン環のβ位置にアルキル基が存在するために、その組成物は、より高い濃度の縮合チオフェン部分を有することができるが、それでも可溶性であり、加工できるままである。   In various embodiments, the composition described herein is a condensed thiophene having a concentration of structures 3 or 4 (or 44 or 45) sufficiently high to produce the desired electronic or optoelectronic properties in the composition. Has a part. For example, the composition has at least one fused thiophene moiety of structure 3 or 4 (or alternatively 44 or 45) at a total concentration of at least 1% by weight. In yet another embodiment, the compositions described herein have at least one fused thiophene moiety of structure 3 or 4 (or 44 or 45) at a total concentration of at least 3% by weight. In an additional embodiment, the composition comprises structures 3 or 4 (or 44 or 45) at a higher total concentration, for example, at least 10%, 20%, 30%, 40%, or 50% by weight. Having at least one fused thiophene moiety. Because of the presence of an alkyl group at the β-position of the fused thiophene ring, the composition can have a higher concentration of fused thiophene moieties but is still soluble and remains processable.

ここに記載された組成物(モノマー、オリゴマー、ポリマー)を使用して、多種多様な装置を製造することができる。例えば、その装置は、電子、光電子、または非線形光学装置に構成される縮合チオフェン部分含有組成物であり得る。ここに記載された組成物は、電界効果トランジスタ(FET)、薄膜トランジスタ(TFT)、有機発光ダイオード(OLED)、PLED用途、電気光学(EO)用途、導電材料として、二光子混合材料として、有機半導体として、および非線形光学(NLO)材料として、RFIDタグとして、フラットパネルディスプレイにおけるエレクトロルミネセント装置、光起電装置において、化学センサまたは生物学的センサとして、使用することもできる。ここに記載された化合物を、ここに全て引用する、米国仮特許出願第61/567342号明細書に記載された装置に使用してもよい。   A wide variety of devices can be made using the compositions (monomers, oligomers, polymers) described herein. For example, the device can be a fused thiophene moiety-containing composition configured into an electronic, photoelectron, or non-linear optical device. The composition described here is a field effect transistor (FET), thin film transistor (TFT), organic light emitting diode (OLED), PLED application, electro-optic (EO) application, conductive material, two-photon mixed material, organic semiconductor And as non-linear optical (NLO) materials, as RFID tags, in electroluminescent devices in flat panel displays, in photovoltaic devices, as chemical or biological sensors. The compounds described herein may be used in the apparatus described in US Provisional Patent Application No. 61 / 567,342, which is hereby incorporated by reference in its entirety.

いくつかの態様において、ここに具体化された縮合チオフェン系ポリマーは、薄膜装置に含まれた場合、予期せぬ高い正孔移動度、オン/オフ比、または低い閾値電圧を有する。いくつかの実施の形態において、ここに具体化された縮合チオフェン系ポリマーの正孔移動度は、0.5cm2/V・s、0.75cm2/V・s、1.0cm2/V・s、1.25cm2/V・s、1.5cm2/V・s、1.75cm2/V・s、2.0cm2/V・s、2.25cm2/V・s、2.5cm2/V・s、2.75cm2/V・s、3.0cm2/V・s、3.25cm2/V・s、3.5cm2/V・s、3.75cm2/V・s、または4.0cm2/V・s、より大きい。いくつかの実施の形態において、ここに具体化された縮合チオフェン系ポリマーは、105、106、107、108、109、または1010より大きいオン/オフ比を有する。いくつかの実施の形態において、ここに具体化された縮合チオフェン系ポリマーは、0.25V、0.5V、0.75V、1.0V、1.25V、1.5V、1.75V、2.0V、2.25V、2.5V、2.75V、3.0V、3.25V、3.5V、3.75V、または4.0V未満の閾値電圧を有する。 In some embodiments, the condensed thiophene-based polymer embodied herein has an unexpectedly high hole mobility, on / off ratio, or low threshold voltage when included in a thin film device. In some embodiments, wherein the hole mobility of the embodied fused thiophene-based polymers, 0.5cm 2 / V · s, 0.75cm 2 / V · s, 1.0cm 2 / V · s, 1.25cm 2 / V · s , 1.5cm 2 / V · s, 1.75cm 2 / V · s, 2.0cm 2 / V · s, 2.25cm 2 / V · s, 2.5cm 2 / V · s, 2.75cm 2 / V · s, 3.0cm 2 / V · s, 3.25cm 2 / V · s, 3.5cm 2 / V · s, 3.75cm 2 / V · s Or 4.0 cm 2 / V · s, larger. In some embodiments, the condensed thiophene-based polymer embodied herein has an on / off ratio greater than 10 5 , 10 6 , 10 7 , 10 8 , 10 9 , or 10 10 . In some embodiments, the condensed thiophene-based polymers embodied herein are 0.25V, 0.5V, 0.75V, 1.0V, 1.25V, 1.5V, 1.75V, 2. Has a threshold voltage less than 0V, 2.25V, 2.5V, 2.75V, 3.0V, 3.25V, 3.5V, 3.75V, or 4.0V.

ここに記載された縮合チオフェン部分(3、3’、3”、4、4’、および4”)を含むポリマーは、向上した充填能力(packing ability)および熱安定性を有する。いくつかの実施の形態において、このポリマーは、特定の温度範囲に亘り液晶相も示す。その液晶特性は、アルキル基R1およびR2の長さを変えることによって、容易に調整できる。このポリマーは、従来技術で公知の技法を使用して薄膜の流延を可能にする、例えば、トルエン、クロロベンゼンなどの有機溶媒において良好な溶解度も有する。 Polymers containing the fused thiophene moieties (3, 3 ′, 3 ″, 4, 4 ′, and 4 ″) described herein have improved packing ability and thermal stability. In some embodiments, the polymer also exhibits a liquid crystal phase over a specific temperature range. The liquid crystal characteristics can be easily adjusted by changing the lengths of the alkyl groups R 1 and R 2 . This polymer also has good solubility in organic solvents such as, for example, toluene, chlorobenzene, which allows thin film casting using techniques known in the art.

縮合チオフェン化合物を製造する方法もここに開示されている。1つの態様において、β”−R−置換縮合チオフェン部分を製造する方法は、
(i)α−ヒドロ−β−ブロモチオフェン部分を提供する工程、
(ii)このα−ヒドロ−β−ブロモチオフェン部分を、このチオフェン部分をα位置で、Rが少なくとも4つの炭素を有するアルキル基であるR−アシル部分によりアシル化することによって、α−(R−アシル)−β−カルボキシメチルチオチオフェン部分に転化する工程、
(iii)β−ブロミドを2−メルカプトアセテートで置換する工程、
(iv)α−(R−アシル)−β−カルボキシメチルチオチオフェン部分を環化させて、α”−カルボキシ−β”−R−置換縮合チオフェン部分を形成する工程、および
(v)このα”−カルボキシ−β”−R−置換縮合チオフェン部分からカルボキシレートを除去して、β”−R−置換縮合チオフェン部分を形成する工程、
を有してなる。
A method for producing the fused thiophene compound is also disclosed herein. In one embodiment, the method of making a β ″ -R-substituted fused thiophene moiety is:
(I) providing an α-hydro-β-bromothiophene moiety;
(Ii) acylating the α-hydro-β-bromothiophene moiety with an R-acyl moiety wherein the thiophene moiety is an alkyl group with R having at least 4 carbons in the α position. Converting to an acyl) -β-carboxymethylthiothiophene moiety;
(Iii) replacing β-bromide with 2-mercaptoacetate;
(Iv) cyclizing the α- (R-acyl) -β-carboxymethylthiothiophene moiety to form an α ″ -carboxy-β ″ -R-substituted fused thiophene moiety; and (v) the α ″- Removing the carboxylate from the carboxy-β ″ -R-substituted fused thiophene moiety to form a β ″ -R-substituted fused thiophene moiety;
It has.

1つの態様において、β”−R−置換縮合チオフェン化合物を製造する方法が、図1の反応スキームに示されている。最初に、α−ヒドロ−β−ブロモチオフェン部分11が提供される。このα−ヒドロ−β−ブロモチオフェン部分11は、下記の構造12および13に示されるように、単純な未縮合のチオフェンであって差し支えない。構造12は、未置換の未縮合のα−ヒドロ−β−ブロモチオフェンであり、これは、環縮合の際に、1つのβ置換基を有するチエノチオフェン14を生成する。構造13は、β’中心でR’置換されており(すなわち、α−ヒドロ−β−ブロモ−β’−R’−置換チオフェン)、これは、環縮合の際に、二カ所でβ置換されたチエノチオフェン15を生成する。
In one embodiment, a method for making a β ″ -R-substituted fused thiophene compound is shown in the reaction scheme of FIG. 1. First, an α-hydro-β-bromothiophene moiety 11 is provided. The α-hydro-β-bromothiophene moiety 11 can be a simple uncondensed thiophene, as shown in Structures 12 and 13 below, where Structure 12 is an unsubstituted, uncondensed α-hydro- β-bromothiophene, which, upon ring condensation, produces thienothiophene 14 with one β substituent, structure 13 is R ′ substituted at the β ′ center (ie, α-hydro -Β-bromo-β'-R'-substituted thiophene), which produces a β-substituted thienothiophene 15 in two places upon ring condensation.

次いで、このα−ヒドロ−β−ブロモチオフェンは、α−(R−アシル)−β−カルボキシメチルチオチオフェン部分16に転化される。ここに用いたように、「R−アシル」という名称は、下記のラジカル構造17を示すことを意味しており、また「カルボキシメチルチオ」という名称は、下記のラジカル構造18を示すことを意味しており、式中、Zは、カルボキシレートの末端(これは、例えば、H、置換アルキル、未置換アルキルであってよい)である。いくつかの実施の形態において、Zは、H、メチル、エチル、またはプロピルである。図2に示され、実施例においてより詳しく説明されている反応スキームを使用して、α−ヒドロ−β−ブロモチオフェン部分11のα−(R−アシル)−β−カルボキシメチルチオチオフェン部分16への転化を行うことができる。最初に、このα−ヒドロ−β−ブロモチオフェン部分は、Rが少なくとも4つの炭素を有するアルキル基であるRCOClおよびAlCl3を使用して、R−アシル部分によりα位置でアシル化される。このアシル化された生成物は2−メルカプトアセテートHSCH2COOZと反応させられて、α−(R−アシル)−β−カルボキシメチルチオチオフェン部分16が生成される。図2の反応スキームにおいて、R−アシル化が最初に行われるが、ある場合には、その反応は反対の順序で行っても差し支えない。
This α-hydro-β-bromothiophene is then converted to α- (R-acyl) -β-carboxymethylthiothiophene moiety 16. As used herein, the name “R-acyl” means to show the following radical structure 17 and the name “carboxymethylthio” means to show the following radical structure 18. Where Z is the carboxylate terminus (which may be, for example, H, substituted alkyl, unsubstituted alkyl). In some embodiments, Z is H, methyl, ethyl, or propyl. Using the reaction scheme shown in FIG. 2 and described in more detail in the Examples, the α-hydro-β-bromothiophene moiety 11 to the α- (R-acyl) -β-carboxymethylthiothiophene moiety 16 is used. Conversion can be performed. Initially, the α-hydro-β-bromothiophene moiety is acylated at the α-position with an R-acyl moiety using RCOCl and AlCl 3 where R is an alkyl group having at least 4 carbons. This acylated product is reacted with 2 -mercaptoacetate HSCH 2 COOZ to produce the α- (R-acyl) -β-carboxymethylthiothiophene moiety 16. In the reaction scheme of FIG. 2, R-acylation is performed first, but in some cases the reaction can be performed in the opposite order.

次いで、α−(R−アシル)−β−カルボキシメチルチオチオフェン部分16を環化させて(例えば、しばしば2−メルカプトアセテートとの反応と同じ条件下で、塩基触媒縮合により)、α”−カルボキシ−β”−R−置換縮合チオフェン部分19を生成し、これからカルボキシレートが除去されて、β”−R−置換縮合チオフェン部分20が形成される。Rは、少なくとも4つの炭素を有するアルキル基である。   The α- (R-acyl) -β-carboxymethylthiothiophene moiety 16 is then cyclized (eg, by base-catalyzed condensation, often under the same conditions as the reaction with 2-mercaptoacetate) to produce α ″ -carboxy- A β ″ -R-substituted fused thiophene moiety 19 is produced from which the carboxylate is removed to form a β ″ -R-substituted fused thiophene moiety 20. R is an alkyl group having at least 4 carbons. .

図2の反応スキームのα−ヒドロ−β−ブロモチオフェン部分11がα’位置に水素を有する場合、前記アシル化工程は、α位置に特異的ではないであろう。例えば、図3の反応スキームに示されるように、α,α’−ジヒドロ−β−ブロモチオフェン部分21がアシル化され、2−メルカプトアセテートと反応して、所望のα−(R−アシル)−α’−ヒドロ−β−カルボキシメチルチオチオフェン部分22、並びに望ましくない位置異性α’−ヒドロ−α−(R−アシル)−β−カルボキシメチルチオチオフェン部分23を含む生成物の混合物が形成される。部分22および23は互いから分離できそうなので、混合物に環化工程を行うことができる;位置異性体22は環化して、α’−ヒドロ−α”−カルボキシ−β”−R−置換縮合チオフェン部分24を形成するのに対し、位置異性体23は環化しない。ここで、縮合チオフェン部分24は、環化されていない位置異性体23から分離することができ、カルボキシレートを除去して、α’−ヒドロ−β”−R−置換縮合チオフェン部分25を生成できる。   If the α-hydro-β-bromothiophene moiety 11 in the reaction scheme of FIG. 2 has a hydrogen at the α ′ position, the acylation step will not be specific for the α position. For example, as shown in the reaction scheme of FIG. 3, the α, α′-dihydro-β-bromothiophene moiety 21 is acylated and reacted with 2-mercaptoacetate to give the desired α- (R-acyl)- A mixture of products is formed comprising an α′-hydro-β-carboxymethylthiothiophene moiety 22 and an undesired regioisomeric α′-hydro-α- (R-acyl) -β-carboxymethylthiothiophene moiety 23. Since moieties 22 and 23 are likely to be separated from each other, the mixture can be subjected to a cyclization step; regioisomer 22 can be cyclized to form α′-hydro-α ″ -carboxy-β ″ -R-substituted fused thiophene. Whereas the portion 24 is formed, the regioisomer 23 is not cyclized. Here, the fused thiophene moiety 24 can be separated from the non-cyclized regioisomer 23 and the carboxylate can be removed to produce the α′-hydro-β ″ -R-substituted fused thiophene moiety 25. .

他の態様において、図2および3の反応スキームに記載された方法を使用して、多種多様な縮合チオフェン化合物を製造することができる。例えば、図2の反応スキームのα−ヒドロ−β−ブロモチオフェン部分11がα−ヒドロ−β−ブロモ−β’−R’−置換チオフェン部分13である場合、最終生成物の縮合チオフェンは、β”−R−置換−β’−R’−置換チオフェン部分15となる。R’は、例えば、少なくとも4つの炭素を有するアルキル基であって差し支えなく、Rと同じであっても異なっても差し支えない。R’は、4未満の炭素を有するアルキル基を含む、どのような他の所望の置換基であっても差し支えない。   In other embodiments, the methods described in the reaction schemes of FIGS. 2 and 3 can be used to produce a wide variety of fused thiophene compounds. For example, if the α-hydro-β-bromothiophene moiety 11 in the reaction scheme of FIG. 2 is an α-hydro-β-bromo-β′-R′-substituted thiophene moiety 13, the final product condensed thiophene is β "-R-substituted-β'-R'-substituted thiophene moiety 15. R 'can be, for example, an alkyl group having at least 4 carbons, and can be the same as or different from R. R ′ can be any other desired substituent, including alkyl groups having less than 4 carbons.

図2の反応スキームの一般的な環化方法を使用して、図4の反応スキームに示されるように、チオフェン部分の両側で同時に環化を行うことができる。α,α’−ジヒドロ−β,β’−ジブロモチオフェン部分26が出発材料として使用される。図4の反応スキームにおいて、α,α’−ジヒドロ−β,β’−ジブロモチオフェン部分26が単環式の単純なチオフェンとして示されているが、当業者には、チオフェン部分26は、その縮合チオフェン環系として縮合チオフェン(チエノ[3,2−b]チオフェンまたはビスジチエノ[3,2−b:2’−3’−d]チオフェンなどの)を有しても差し支えないことが理解されよう。チオフェン部分26は、αおよびα’位置の両方でアシル化され(例えば、フリーデル・クラフツ反応を使用して、上述したように)、α,α’−ビス(R−アシル)−β,β’−ビス(カルボキシメチルチオ)チオフェン部分27を生成し、これが環化され(28を形成)、カルボキシレートが除去されて、β”,β”’−ビス(R−置換)縮合チオフェン部分29を形成し、これは、出発材料のチオフェン部分26のものより二環大きい縮合チオフェン環系を有する。あるいは、α,α’−ジヒドロ−β,β’−ジブロモチオフェン部分26に、第1の一連のR−アシル化/2−メルカプトアセテートとの反応/環化反応/脱カルボキシレート反応を施し、次いで、第2の一連のアシル化工程における異なるR’基との反応を行って、RおよびR’が互いに異なる、β”−(R−置換)−β”’−(R’−置換)縮合チオフェン部分を提供しても差し支えない。   Using the general cyclization method of the reaction scheme of FIG. 2, cyclization can be performed simultaneously on both sides of the thiophene moiety, as shown in the reaction scheme of FIG. The α, α'-dihydro-β, β'-dibromothiophene moiety 26 is used as the starting material. Although the α, α′-dihydro-β, β′-dibromothiophene moiety 26 is shown as a monocyclic simple thiophene in the reaction scheme of FIG. It will be appreciated that it is possible to have fused thiophenes (such as thieno [3,2-b] thiophene or bisdithieno [3,2-b: 2′-3′-d] thiophene) as the thiophene ring system. The thiophene moiety 26 is acylated at both the α and α ′ positions (eg, as described above using the Friedel-Crafts reaction) and α, α′-bis (R-acyl) -β, β. A '-bis (carboxymethylthio) thiophene moiety 27 is produced, which is cyclized (forms 28) and the carboxylate is removed to form a β ″, β ″ ′-bis (R-substituted) fused thiophene moiety 29. It has a fused thiophene ring system that is two rings larger than that of the starting thiophene portion 26. Alternatively, the α, α′-dihydro-β, β′-dibromothiophene moiety 26 is subjected to a first series of R-acylation / 2 reaction with 2-mercaptoacetate / cyclization / decarboxylate reaction, and then A β ″-(R-substituted) -β ″ ′-(R′-substituted) fused thiophene, wherein R and R ′ are different from each other by reacting with different R ′ groups in the second series of acylation steps You can provide the part.

図5の反応スキームは、α,α’−ビス(R−アシル)−β,β’−ビス(カルボキシメチルチオ)チオフェン部分27を製造するための別の方法を示している。α,α’,β,β’−テトラブロモチオフェン部分30がリチウム化され(選択的にα位置で)、アルデヒドRCHOと反応させられて、ジオール31を形成し、これを酸化して、α,α’−ビス(R−アシル)−β,β’−ジブロモチオフェン部分32を形成し、これを2−メルカプトアセテートと反応させて、α,α’−ビス(R−アシル)−β,β’−ビス(カルボキシメチルチオ)チオフェン部分27を形成する。   The reaction scheme of FIG. 5 shows another method for preparing α, α′-bis (R-acyl) -β, β′-bis (carboxymethylthio) thiophene moiety 27. The α, α ′, β, β′-tetrabromothiophene moiety 30 is lithiated (optionally at the α position) and reacted with the aldehyde RCHO to form the diol 31, which is oxidized to α, α′-bis (R-acyl) -β, β′-dibromothiophene moiety 32 is formed and reacted with 2-mercaptoacetate to form α, α′-bis (R-acyl) -β, β ′. -Forming the bis (carboxymethylthio) thiophene moiety 27;

上述した反応スキームを使用して、比較的大きい縮合チオフェン環系を有する縮合チオフェン部分を合成できる。図6の反応スキームに示されたカップリング工程および閉環工程を使用して、大きい縮合チオフェン環系を構築することも可能である。Rがアルキル基である、β−R−置換−β’−ブロモチオフェン部分33が、このスキームにおける出発材料として使用される;33への合成経路が以下に記載されている。図6の反応スキームにおいて、β−R−置換−β’−ブロモチオフェン部分33はチエノ[3,2−b]チオフェン環系を有するものと示されているが、そのコアに単環式チオフェン、または上述したようなそれより大きい縮合チオフェン環系を有してもよい。β−R−置換−β’−ブロモチオフェン部分33はリチウム化され、ビス(フェニルスルホン酸)硫黄(または二塩化硫黄)と反応させられて、カップリングされたチオエーテル34を形成し、これをリチウム化して、CuCl2を使用した酸化閉環を行って、β,β”二置換縮合チオフェン部分35を形成する。 Using the reaction scheme described above, a fused thiophene moiety having a relatively large fused thiophene ring system can be synthesized. It is also possible to construct large fused thiophene ring systems using the coupling and ring closure steps shown in the reaction scheme of FIG. The β-R-substituted-β′-bromothiophene moiety 33, where R is an alkyl group, is used as the starting material in this scheme; the synthetic route to 33 is described below. In the reaction scheme of FIG. 6, the β-R-substituted-β′-bromothiophene moiety 33 is shown to have a thieno [3,2-b] thiophene ring system, but with a monocyclic thiophene in its core, Or it may have a larger fused thiophene ring system as described above. The β-R-substituted-β′-bromothiophene moiety 33 is lithiated and reacted with bis (phenylsulfonic acid) sulfur (or sulfur dichloride) to form the coupled thioether 34, which is converted to lithium. And oxidative ring closure using CuCl 2 to form the β, β ″ disubstituted fused thiophene moiety 35.

多環式β−R−置換−β’−ブロモチオフェン部分は、図7の反応スキームに示されるように、β’−ブロモチオフェン部分上で図2の一連の反応を行うことによって、製造することができる。テトラブロモチオフェンは二リチウム化(選択的にα位置で)され、プロトン化されて、ジブロモチオフェン37を生成し、これがアシル化され(38を生成する)、2−メルカプトアセテートと反応させられて、α−(R−アシル)−β−カルボキシメチルチオ−β’−ブロモチオフェン部分39を生成し、これが環化されて、カルボキシレートが除去されて、33を生成する。図7の反応スキームにおける出発材料は単環式チオフェンであるが、多環式縮合チオフェン出発材料を同様に使用できる。   The polycyclic β-R-substituted-β′-bromothiophene moiety is prepared by performing the series of reactions of FIG. 2 on the β′-bromothiophene moiety as shown in the reaction scheme of FIG. Can do. Tetrabromothiophene is dilithiated (optionally in the α position) and protonated to produce dibromothiophene 37, which is acylated (to produce 38) and reacted with 2-mercaptoacetate, The α- (R-acyl) -β-carboxymethylthio-β′-bromothiophene moiety 39 is produced, which is cyclized to remove the carboxylate to produce 33. Although the starting material in the reaction scheme of FIG. 7 is a monocyclic thiophene, polycyclic fused thiophene starting materials can be used as well.

別の態様において、Rがここに定義されたようなアルキル基である、β−R−置換−β’−ブロモチオフェン化合物がここに記載されている。例えば、ここに記載された化合物に、以下の構造40を有するものがある。Rは、例えば、未置換のアルキル基であって差し支えない。
In another embodiment, described herein are β-R-substituted-β′-bromothiophene compounds, wherein R is an alkyl group as defined herein. For example, some of the compounds described herein have the following structure 40: R can be, for example, an unsubstituted alkyl group.

この態様による未置換のアルキル基は、直鎖アルキル基(例えば、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシルまたはヘキサデシル)、分岐鎖アルキル(例えば、sec−ブチル、neo−ペンチル、4−メチルペンチル)、または置換または未置換のシクロアルキル基(例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル)であって差し支えない。1つの態様において、Rは、サイズが少なくとも7、少なくとも8、少なくとも9、または少なくとも10の炭素を有するアルキル基であって差し支えない。1つの態様において、そのアルキル基の置換は、少なくとも2つの炭素だけ縮合チオフェン環系から隔てられている。この態様による置換アルキル基の例としては、6−ヒドロキシヘキシルおよび3−フェニルブチルが挙げられる。R1およびR2部分の選択は、縮合チオフェン部分を含有する組成物の最終用途に依る。その後の反応工程を乗り切るために、置換アルキル基のどのような官能性を保護することもできる。未置換のチオフェン系組成物は、比較的不溶性である傾向にある;それゆえ、1つの態様において、Rは、サイズが少なくとも6の炭素を有するアルキル基であり得る。例えば、溶解度を改善するためのアルキル基は、式Ck2K+1を有し、式中、kは6以上の整数である。 Unsubstituted alkyl groups according to this embodiment include straight chain alkyl groups (eg, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl or hexadecyl), branched chain alkyls (eg, sec-butyl, neo- Pentyl, 4-methylpentyl), or a substituted or unsubstituted cycloalkyl group (eg, cyclopentyl, cyclohexyl). In one embodiment, R can be an alkyl group having at least 7, at least 8, at least 9, or at least 10 carbons in size. In one embodiment, the alkyl group substitution is separated from the fused thiophene ring system by at least two carbons. Examples of substituted alkyl groups according to this embodiment include 6-hydroxyhexyl and 3-phenylbutyl. The choice of R 1 and R 2 moieties depends on the end use of the composition containing the fused thiophene moiety. Any functionality of the substituted alkyl group can be protected to survive subsequent reaction steps. Unsubstituted thiophene-based compositions tend to be relatively insoluble; therefore, in one embodiment, R can be an alkyl group having at least 6 carbons in size. For example, an alkyl group for improving solubility has the formula C k H 2K + 1 , where k is an integer greater than or equal to 6.

1つの態様において、先の構造40を有する化合物は、図8に示された臭素化/脱臭素化方法によって、β−R−置換チオフェン部分から合成できる。β−R−置換チオフェン環系41は、分子の臭素により臭素化されて、三臭素化化合物42が生成され、これがα位置で選択的にリチウム化され、プロトン化されて、所望のβ−R−置換−β’−ブロモチオフェン40が生成される。縮合チオフェン部分からβ−臭素化縮合チオフェン部分を製造するために、図8の方法を使用することもできる。単環式β−R−置換−β’−ブロモチオフェン40を使用して、図6に示された反応スキームにしたがって三環式ビス(R−置換)縮合チオフェン部分を製造することができる。単環式β−R−置換−β’−ブロモチオフェン40は、図9に示された反応スキームにしたがって一置換縮合チオフェン部分を製造するために使用することもできる。例えば、単環式チオフェン40はリチウム化され、ホルミルピペリジンと反応させられ、その付加物が加水分解され、アルデヒド43が生成され、これを2−メルカプトアセテートと反応させ、環化させ、カルボキシレートを除去して、β−R−置換縮合チオフェン14が生成される。   In one embodiment, the compound having the previous structure 40 can be synthesized from the β-R-substituted thiophene moiety by the bromination / debromination method shown in FIG. The β-R-substituted thiophene ring system 41 is brominated with molecular bromine to produce the tribrominated compound 42, which is selectively lithiated and protonated at the α-position to provide the desired β-R. -Substituted-β'-bromothiophene 40 is produced. The method of FIG. 8 can also be used to produce a β-brominated fused thiophene moiety from a fused thiophene moiety. The monocyclic β-R-substituted-β'-bromothiophene 40 can be used to make a tricyclic bis (R-substituted) fused thiophene moiety according to the reaction scheme shown in FIG. Monocyclic β-R-substituted-β'-bromothiophene 40 can also be used to prepare monosubstituted fused thiophene moieties according to the reaction scheme shown in FIG. For example, monocyclic thiophene 40 is lithiated and reacted with formylpiperidine, the adduct is hydrolyzed to produce aldehyde 43, which is reacted with 2-mercaptoacetate, cyclized, and carboxylate converted to Removal produces β-R-substituted fused thiophene 14.

ここに記載された酸化縮合チオフェン化合物および部分、例えば、44および45は、調製された縮合チオフェン化合物の、例えば、MCPBAによる酸化によって調製できる。酸化は、一般に、多環式縮合チオフェン環系の最も中心の環で選択的である;しかしなから、縮合チオフェンにおける硫黄原子のいずれも酸化できると考えられる。   The oxidized condensed thiophene compounds and moieties described herein, eg, 44 and 45, can be prepared by oxidation of the prepared condensed thiophene compound, eg, with MCPBA. Oxidation is generally selective at the central ring of a polycyclic fused thiophene ring system; however, it is believed that any sulfur atom in the fused thiophene can be oxidized.

1つの態様において、部分3’または4’を含む化合物は、式210または220:
In one embodiment, the compound comprising the moiety 3 ′ or 4 ′ has the formula 210 or 220:

を含む化合物を、式(R53Sn−Ar−Sn(R53を有する化合物と反応させることによって、生成することができ、式中、nは1以上の整数であり;いくつかの実施の形態において、nは2以上の整数であり;mは1以上の整数であり;R1およびR2は、独立して、水素またはアルキル基であり、R1およびR2の少なくとも一方が、アルキル基であり;Arはアリール基を含み、R5はアルキル基である。この態様において、ジブロモ縮合チオフェンは、ビス−スタンニルアリール基とカップリングされる。そのカップリング反応は、一般に、例えば、Pd(0)などの触媒の存在下で行われる。図18はこの方法の1つの態様を示しており、ここで、ジブロモ−縮合チオフェン(式210、n=2、m=1)が、Pd(PPh34の存在下で2,5’−ジスタンニルトリメチル−ビチオフェンとカップリングされて、コポリマーを生成する。この方法論を使用して、ブロックコポリマーなどのコポリマーを生成することが可能であり、ここで、3’および4’におけるmとoの値が、そのコポリマーの所望の分子量に依存して様々であり得る。 Can be produced by reacting a compound comprising: with a compound having the formula (R 5 ) 3 Sn—Ar—Sn (R 5 ) 3 , where n is an integer greater than or equal to 1; In the embodiment, n is an integer of 2 or more; m is an integer of 1 or more; R 1 and R 2 are independently hydrogen or an alkyl group, and at least one of R 1 and R 2 Is an alkyl group; Ar comprises an aryl group and R 5 is an alkyl group. In this embodiment, the dibromofused thiophene is coupled with a bis-stannylaryl group. The coupling reaction is generally performed in the presence of a catalyst such as Pd (0). FIG. 18 illustrates one embodiment of this method, where dibromo-fused thiophene (formula 210, n = 2, m = 1) is 2,5′- in the presence of Pd (PPh 3 ) 4. Coupling with distannyltrimethyl-bithiophene to form a copolymer. Using this methodology, it is possible to produce copolymers, such as block copolymers, where the values of m and o at 3 ′ and 4 ′ vary depending on the desired molecular weight of the copolymer. obtain.

別の態様において、一連の合成工程により、部分3”または4”を含む化合物を生成できる。縮合チオフェンコアは、ここに記載されたように合成し、臭素化してもよい。次いで、ジブロモ−縮合チオフェンをブチルリチウムおよび塩化トリメチルスズと連続して反応させて、図20に示されるようなビス−スズ−置換縮合チオフェンを形成してもよい。ジピロロピロール部分の形成は、ここに全てを引用する、Tieke et al., Beilstein, J. ORG. CHEM. 830 (2010)に示された反応スキームにより行うことができ、例えば、化合物3,6−ビス(5−ブロモチオフェン−2−イル)−2,5−ジヘプタデシルピロロ[3,4−c]ピロール−1,4(2H,5H)−ジオンについて、図21に記載されている。この縮合チオフェン部分およびジピロロピロール部分を、任意の標準的なカップリング反応によって、結合させて、3”または4”を形成してもよい。いくつかの態様において、縮合チオフェン部分およびジピロロピロール部分は、図22に示されたようなスティル・タイプのカップリング反応により結合されてもよい。図22の反応では、信頼性が良好であるので、パラジウム(II)触媒を使用するが、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)などのパラジウム(O=0)系触媒を使用しても差し支えない。   In another embodiment, a series of synthetic steps can produce a compound comprising a moiety 3 "or 4". The fused thiophene core may be synthesized and brominated as described herein. The dibromo-fused thiophene may then be reacted sequentially with butyllithium and trimethyltin chloride to form a bis-tin-substituted fused thiophene as shown in FIG. Formation of the dipyrropyrrole moiety can be carried out by the reaction scheme shown in Tieke et al., Beilstein, J. ORG. CHEM. 830 (2010), which is hereby incorporated by reference in its entirety. -Bis (5-bromothiophen-2-yl) -2,5-diheptadecylpyrrolo [3,4-c] pyrrole-1,4 (2H, 5H) -dione is described in FIG. The fused thiophene moiety and dipyrropyrrole moiety may be combined to form 3 "or 4" by any standard coupling reaction. In some embodiments, the fused thiophene moiety and the dipyrropyrrole moiety may be coupled by a Stille type coupling reaction as shown in FIG. In the reaction of FIG. 22, since the reliability is good, a palladium (II) catalyst is used, but a palladium (O = 0) catalyst such as tetrakistriphenylphosphine palladium (0) may be used.

別の態様において、部分300または301を含む縮合チオフェン化合物を一連の合成工程により生成することができる。縮合チオフェンコアは、ここに記載されたように合成し、臭素化してもよい。次いで、ジブロモ−縮合チオフェンを、パラジウム触媒の存在下でスティル・タイプの反応において、トリブチルスズ化合物と反応させて、アリール含有ポリマーを生成してもよい。あるいは、縮合チオフェンコアをブチルリチウムおよび塩化トリメチルスズと連続して反応させて、ビス−スズ置換縮合チオフェンを形成し、これをその後、スティル・タイプの反応において臭素化アリール部分と反応させて、共役ポリマーを形成してもよい(図25)。図25の反応では、信頼性が良好であるので、パラジウム(0)触媒を使用しているが、パラジウム(II)系触媒を使用してもよい。   In another embodiment, a fused thiophene compound comprising moiety 300 or 301 can be produced by a series of synthetic steps. The fused thiophene core may be synthesized and brominated as described herein. The dibromo-fused thiophene may then be reacted with a tributyltin compound in a Still type reaction in the presence of a palladium catalyst to produce an aryl-containing polymer. Alternatively, the fused thiophene core is reacted sequentially with butyllithium and trimethyltin chloride to form a bis-tin substituted fused thiophene, which is then reacted with a brominated aryl moiety in a Still-type reaction to conjugate. A polymer may be formed (FIG. 25). In the reaction of FIG. 25, since the reliability is good, a palladium (0) catalyst is used, but a palladium (II) -based catalyst may be used.

上述したオリゴ−およびポリ(チオフェン)の製造に使用した方法論と類似の方法論を使用して、縮合チオフェンおよび酸化縮合チオフェンオリゴマーおよびポリマーを調製することができる。例えば、鉄(III)化合物(例えば、FeCl3、Fe(acac)3)を使用して、α,α’−ジヒドロ縮合チオフェン部分を酸化的にオリゴマー化または重合することができ、または有機マグネシウム媒介反応において、臭素化し、カップリングすることができる。ここに記載された縮合チオフェン部分および酸化された縮合チオフェン部分は、当業者に馴染みのあるカップリング反応を使用して、例えば、フェニレン、ビニレン、およびアセチレンコポリマーなどの他の共役ポリマーに含ませることができる。ここに記載された縮合チオフェン部分および酸化された縮合チオフェン部分は、従来技術で公知の技法を使用して、他の主鎖および側鎖のポリマーに含ませることができる。縮合チオフェン化合物は、オリゴマーまたはポリマーに含ませる前に、酸化させられると考えられる。代わりに、縮合チオフェン化合物は、オリゴマーまたはポリマーに含ませ、その後、酸化を行っても差し支えない。 Fused thiophene and oxidized condensed thiophene oligomers and polymers can be prepared using methodologies similar to those used to make the oligo- and poly (thiophene) described above. For example, iron (III) compounds (eg, FeCl 3 , Fe (acac) 3 ) can be used to oxidatively oligomerize or polymerize α, α′-dihydrofused thiophene moieties, or organomagnesium mediated In the reaction, it can be brominated and coupled. The fused thiophene moieties and oxidized fused thiophene moieties described herein can be incorporated into other conjugated polymers such as, for example, phenylene, vinylene, and acetylene copolymers using coupling reactions familiar to those skilled in the art. Can do. The fused thiophene moieties and oxidized fused thiophene moieties described herein can be incorporated into other backbone and side chain polymers using techniques known in the art. The fused thiophene compound is believed to be oxidized prior to inclusion in the oligomer or polymer. Alternatively, the fused thiophene compound can be included in the oligomer or polymer and then oxidized.

以下の実施例は、当業者に、ここに説明され、特許請求の範囲に記載された材料、物品、および方法をどのように作り出し、評価するかの完全な開示と説明を与えるように述べられたものであり、単なる例示であることが意図され、説明の範囲を制限することを意図していない。数(例えば、量、温度など)に関する精度を確実にするために努力してきたが、ある程度の誤差および偏差を考慮すべきである。別記しない限り、部は質量部であり、温度は℃で表されているか、または周囲温度であり、圧力は大気圧かまたはその辺りである。反応条件、例えば、成分濃度、所望の溶媒、溶媒混合物、温度、圧力および記載されたプロセスから得られる生成物の純度および収率を最適にするために使用できる他の反応範囲および条件、の変動および組合せが数多くある。そのようなプロセス条件を最適化するためには、妥当かつ日常的な実験しか必要ない。   The following examples are set forth to provide those skilled in the art with a complete disclosure and description of how to make and evaluate the materials, articles, and methods described and claimed herein. It is intended to be exemplary only and is not intended to limit the scope of the description. Efforts have been made to ensure accuracy with respect to numbers (eg, amounts, temperature, etc.) but some errors and deviations should be accounted for. Unless indicated otherwise, parts are parts by weight, temperature is expressed in ° C or is at ambient temperature, and pressure is at or near atmospheric. Variations in reaction conditions such as component concentration, desired solvent, solvent mixture, temperature, pressure and other reaction ranges and conditions that can be used to optimize the purity and yield of the product resulting from the described process There are many and combinations. Only reasonable and routine experimentation will be required to optimize such process conditions.

実施例1− ジ−β−置換チエノ[3,2−b]チオフェン
図10の反応スキームに示されるように、3,6−ジヘキシルチエノ[3,2−b]チオフェン57を合成する。
Example 1 Di-β-Substituted Thieno [3,2-b] thiophene 3,6-Dihexylthieno [3,2-b] thiophene 57 is synthesized as shown in the reaction scheme of FIG.

2,4,5−トリブロモ−3−ヘキシルチオフェン(51)。 3−ヘキシルチオフェン(50)(100g、0.595モル)を200mLの酢酸と混合した。この混合物に臭素(88mL、1.33モル)を滴下した。臭素の添加後、得られた混合物を室温で4時間に亘り撹拌し、60〜70℃で一晩加熱し、次いで、800mLの氷水中に注ぎ入れ、6MのNaOH水溶液で中和した。この混合物を酢酸エチル(3×100mL)で抽出した。混合有機層を塩水(2×100mL)と水(100mL)で洗浄し、MgSO4で乾燥させた。溶媒の蒸発により、粗製生成物51(234g、97.1%粗収率)を得た。この粗製生成物は、その後の反応に使用するのに十分に純粋である。1H NMR (CD2Cl2): δ 2.64(t, 2H), 1.51(m, 2H), 1.32(m, 6H), 0.89(t, 3H). 13C NMR: 143.69, 117.86, 111.48, 110.18, 33.62, 32.86, 30.96, 30.52, 24.70, 16.00。 2,4,5-Tribromo-3-hexylthiophene (51). 3-Hexylthiophene (50) (100 g, 0.595 mol) was mixed with 200 mL acetic acid. Bromine (88 mL, 1.33 mol) was added dropwise to the mixture. After the addition of bromine, the resulting mixture was stirred at room temperature for 4 hours, heated at 60-70 ° C. overnight, then poured into 800 mL of ice water and neutralized with 6M aqueous NaOH. This mixture was extracted with ethyl acetate (3 × 100 mL). The combined organic layer was washed with brine (2 × 100 mL) and water (100 mL) and dried over MgSO 4 . Evaporation of the solvent gave the crude product 51 (234 g, 97.1% crude yield). This crude product is sufficiently pure to be used in subsequent reactions. 1 H NMR (CD 2 Cl 2 ): δ 2.64 (t, 2H), 1.51 (m, 2H), 1.32 (m, 6H), 0.89 (t, 3H). 13 C NMR: 143.69, 117.86, 111.48, 110.18 , 33.62, 32.86, 30.96, 30.52, 24.70, 16.00.

3−ブロモ−4−ヘキシルチオフェン(52)。 化合物51(70g、0.173モル)を乾燥THF(400mL)と混合した。この混合物に、−78℃でアルゴン雰囲気下においてn−ブチルリチウム(138mL、ヘキサン中2.5M、0.345モル)を滴下した。得られた混合物を10分間に亘り撹拌し、次いで、水(30mL)を添加して、反応を停止させた。THFを蒸発させ、有機層を酢酸エチル(2×100mL)で抽出した。混合有機層を塩水(2×100mL)と水(70mL)で洗浄し、MgSO4で乾燥させた。溶媒の蒸発後、得られた粗製生成物を真空蒸留(72〜74℃、0.17ミリバール(17Pa))により精製して、52(35.3g、収率82.6%)を得た。1H NMR (CD2Cl2): δ 7.22(s, 1H), 6.96(s, 1H), 2.57(t, 2H), 1.61(m, 2H), 1.32(m, 6H), 0.88(t, 3H). 13C NMR: 141.92, 122.87, 120.95, 112.89, 31.88, 30.07, 29.53, 29.20, 22.88, 14.14。 3-Bromo-4-hexylthiophene (52). Compound 51 (70 g, 0.173 mol) was mixed with dry THF (400 mL). To this mixture, n-butyllithium (138 mL, 2.5 M in hexane, 0.345 mol) was added dropwise at −78 ° C. under an argon atmosphere. The resulting mixture was stirred for 10 minutes and then water (30 mL) was added to quench the reaction. The THF was evaporated and the organic layer was extracted with ethyl acetate (2 × 100 mL). The combined organic layer was washed with brine (2 × 100 mL) and water (70 mL) and dried over MgSO 4 . After evaporation of the solvent, the resulting crude product was purified by vacuum distillation (72-74 ° C., 0.17 mbar (17 Pa)) to give 52 (35.3 g, 82.6% yield). 1 H NMR (CD 2 Cl 2 ): δ 7.22 (s, 1H), 6.96 (s, 1H), 2.57 (t, 2H), 1.61 (m, 2H), 1.32 (m, 6H), 0.88 (t, 3H). 13 C NMR: 141.92, 122.87, 120.95, 112.89, 31.88, 30.07, 29.53, 29.20, 22.88, 14.14.

1−(3−ブロモ−4−ヘキシル−2−チエニル)ヘプタノン(53)。 乾燥CH2Cl2(100mL)中の化合物52(24.7g、0.1モル)およびAlCl3(26.8g、0.2モル)の混合物に、塩化ヘプタノイル(14.9g、0.1モル)を室温で滴下した。この混合物を、約2時間に亘り、またはGC/MS分析が、目的の化合物53とその位置異性体1−(4−ブロモ−3−ヘキシル−2−チエニル)ヘプタノン(54)の3:1の混合物が形成されたことを示すときまで、撹拌した。この反応混合物を200mLの6MのHCl中に注ぎ入れ、水(3×50mL)で洗浄した。次いで、有機層をMgSO4で乾燥させた。溶媒の蒸発により、34.7gの化合物53と54の粗製混合物を得て、これを、分離せずに、すなわちさらに精製せずに、次の反応に使用した。 1- (3-Bromo-4-hexyl-2-thienyl) heptanone (53). To a mixture of compound 52 (24.7 g, 0.1 mol) and AlCl 3 (26.8 g, 0.2 mol) in dry CH 2 Cl 2 (100 mL) was added heptanoyl chloride (14.9 g, 0.1 mol). ) Was added dropwise at room temperature. This mixture was allowed to react for about 2 hours, or GC / MS analysis showed 3: 1 of the desired compound 53 and its regioisomer 1- (4-bromo-3-hexyl-2-thienyl) heptanone (54). Stir until it indicates that a mixture has formed. The reaction mixture was poured into 200 mL 6M HCl and washed with water (3 × 50 mL). The organic layer was then dried over MgSO 4 . Evaporation of the solvent gave 34.7 g of a crude mixture of compounds 53 and 54, which was used for the next reaction without separation, ie without further purification.

3,6−ジヘキシルチエノ[3,2−b]チオフェン−2−カルボン酸(55)。 化合物53と54の混合物(66.5グラム、0.185モル)を、200mLのDMF中の触媒量の18−クラウン−6およびK2CO3(53.6グラム、0.39モル)と混合した。この混合物を60〜70℃に加熱し、2−メルカプト酢酸エチル(20.3mL、0.185モル)を滴下した。この反応混合物を60〜70℃で一晩撹拌し、次いで、水(800mL)中に注ぎ入れた。有機成分を酢酸エチル(3×100mL)で抽出し、混合有機抽出物を塩水(2×100mL)で、次いで水(100mL)で洗浄した。溶媒を蒸発により除去し、残留物をテトラヒドロフラン(300mL)中に溶解させて溶液を形成し、これに水酸化リチウム(84mL、10%の水溶液)、メタノール(50mL)および触媒量のヨウ化テトラブチルアンモニウムを添加した。この混合物を3時間に亘り還流により加熱し、その後、蒸発により溶媒を除去し、残留物を濃HCl(水溶液)(50mL)で酸性化した。200mLの水による希釈後、有機成分を酢酸エチル(3×100mL)で抽出した。混合有機層を塩水(2×100mL)で、次いで水(100mL)で洗浄し、MgSO4で乾燥させた。溶媒の蒸発後、カラム・クロマトグラフィー(SiO2/ヘキサン中5%の酢酸エチル、化合物55を完全に溶出するには、ヘキサン中20%の酢酸エチル)を使用して、化合物55を未反応の化合物54を分離し、純粋な化合物55(30g、収率46.1%)を得た。1H NMR (CD2Cl2): δ 7.24 (s, 1H), 3.18(t, 2H), 2.73(t, 2H), 1.75(m, 4H), 1.34(m, 14H), 0.89(m, 6H). 13C NMR: 169.15, 146.25, 143.10, 141.49, 136.14, 126.67, 126.11, 31.99, 29.74 (6C), 22.99, 14.24。 3,6-Dihexylthieno [3,2-b] thiophene-2-carboxylic acid (55). Mixture of compounds 53 and 54 (66.5 g, 0.185 mol) mixed with a catalytic amount of 18-crown-6 and K 2 CO 3 (53.6 grams, 0.39 mole) in DMF in 200mL and did. The mixture was heated to 60-70 ° C. and ethyl 2-mercaptoacetate (20.3 mL, 0.185 mol) was added dropwise. The reaction mixture was stirred at 60-70 ° C. overnight and then poured into water (800 mL). The organic component was extracted with ethyl acetate (3 × 100 mL) and the combined organic extracts were washed with brine (2 × 100 mL) and then with water (100 mL). The solvent is removed by evaporation, and the residue is dissolved in tetrahydrofuran (300 mL) to form a solution that contains lithium hydroxide (84 mL, 10% aqueous solution), methanol (50 mL) and a catalytic amount of tetrabutyl iodide. Ammonium was added. The mixture was heated at reflux for 3 hours, after which the solvent was removed by evaporation and the residue was acidified with concentrated HCl (aq) (50 mL). After dilution with 200 mL of water, the organic component was extracted with ethyl acetate (3 × 100 mL). The combined organic layers were washed with brine (2 × 100 mL) then water (100 mL) and dried over MgSO 4 . After evaporation of the solvent, column chromatography (SiO 2 /5% ethyl acetate in hexane, 20% ethyl acetate in hexane to completely elute compound 55) is used to remove compound 55 unreacted. Compound 54 was isolated to give pure compound 55 (30 g, 46.1% yield). 1 H NMR (CD 2 Cl 2 ): δ 7.24 (s, 1H), 3.18 (t, 2H), 2.73 (t, 2H), 1.75 (m, 4H), 1.34 (m, 14H), 0.89 (m, 6H) 13 C NMR:. 169.15 , 146.25, 143.10, 141.49, 136.14, 126.67, 126.11, 31.99, 29.74 (6C), 22.99, 14.24.

3,6−ジヘキシルチエノ[3,2−b]チオフェン(57)。 化合物55(30g、0.085モル)、粉末銅(3.76g)およびキノリン(80mL)の混合物をWoodの金属浴中において264〜260℃で加熱した。二酸化炭素ガスの気泡が検出されなくなったら(約2時間)、混合物を室温まで冷却し、ヘキサン(200mL)を加えた。この混合物をHCl(水溶液)(1〜2M)で繰り返し洗浄して、キノリンを除去した。残留した有機層をMgSO4で乾燥させ、蒸発により濃縮し、残留物を残し、これをカラム・クロマトグラフィー(SiO2/ヘキサン)により精製して、化合物57(18g、68.4%)を得た。 m.p. 57.5-59.1 ℃ , 1H NMR (CD2Cl2): δ6.97(s, 2H), 2.70(t, 4H), 1.73(m, 4H), 1.37(m, 12H), 0.88(t, 6H). 13C NMR: 136.56, 134.96, 109.80, 31.94, 29.31, 29.28, 28.47, 22.96, 14.22。 3,6-Dihexylthieno [3,2-b] thiophene (57). A mixture of compound 55 (30 g, 0.085 mol), powdered copper (3.76 g) and quinoline (80 mL) was heated at 264-260 ° C. in a Wood metal bath. When no carbon dioxide gas bubbles were detected (about 2 hours), the mixture was cooled to room temperature and hexane (200 mL) was added. The mixture was washed repeatedly with HCl (aq) (1-2 M) to remove quinoline. The remaining organic layer was dried over MgSO 4 and concentrated by evaporation to leave a residue that was purified by column chromatography (SiO 2 / hexane) to give compound 57 (18 g, 68.4%). It was. mp 57.5-59.1 ℃, 1 H NMR (CD 2 Cl 2 ): δ6.97 (s, 2H), 2.70 (t, 4H), 1.73 (m, 4H), 1.37 (m, 12H), 0.88 (t, 6H). 13 C NMR: 136.56, 134.96, 109.80, 31.94, 29.31, 29.28, 28.47, 22.96, 14.22.

同じ反応順序を使用して、3,6−ジデシルチエノ[3,2−b]チオフェン(58)を製造する。   The same reaction sequence is used to produce 3,6-didecylthieno [3,2-b] thiophene (58).

実施例2− モノ−β−置換チエノ[3,2−b]チオフェン
図11の反応スキームに示されるように、3−ヘキシルチエノ[3,2−b]チオフェン58を合成する。
Example 2 Mono-β-Substituted Thieno [3,2-b] thiophene 3-Hexylthieno [3,2-b] thiophene 58 is synthesized as shown in the reaction scheme of FIG.

1−(3−ブロモチエニル)ヘプタノン(59)。 3−ブロモチオフェン(60)(16.3g、0.1モル)、AlCl3(26.8g、0.2モル)およびCH2Cl2(100mL)の混合物に、塩化ヘプタノイル(14.9g、0.1モル)を室温で滴下した。得られた混合物を、約2時間に亘り、またはGC/MS分析が、化合物60の化合物59への完全な転化を示すときまで、撹拌した。この反応混合物を冷たいHCl(水溶液)(6M、200mL)中に注ぎ入れた。有機成分をヘキサン(3×100mL)で抽出した。混合有機層を塩水(2×100mL)と水(100mL)で洗浄した。MgSO4での乾燥後、目的の粗製生成物をカラム・クロマトグラフィー(SiO2/ヘキサン)により精製して、化合物59(25.1g、収率91.3%)を得た。GC/MS: 275 g/モル (M) 1H NMR (CD2Cl2): δ 7.53(d, 1H), 7.12(d, 1H), 3.01(t, 2H), 1.71(m, 2H), 1.38(m, 6H), 0.92(t, 3H)。 1- (3-Bromothienyl) heptanone (59). To a mixture of 3-bromothiophene (60) (16.3 g, 0.1 mol), AlCl 3 (26.8 g, 0.2 mol) and CH 2 Cl 2 (100 mL) was added heptanoyl chloride (14.9 g, 0 mol). 0.1 mol) was added dropwise at room temperature. The resulting mixture was stirred for about 2 hours or until GC / MS analysis showed complete conversion of compound 60 to compound 59. The reaction mixture was poured into cold HCl (aq) (6M, 200 mL). The organic component was extracted with hexane (3 × 100 mL). The combined organic layer was washed with brine (2 × 100 mL) and water (100 mL). After drying over MgSO 4 , the desired crude product was purified by column chromatography (SiO 2 / hexane) to give compound 59 (25.1 g, 91.3% yield). GC / MS: 275 g / mol (M) 1 H NMR (CD 2 Cl 2 ): δ 7.53 (d, 1H), 7.12 (d, 1H), 3.01 (t, 2H), 1.71 (m, 2H), 1.38 (m, 6H), 0.92 (t, 3H).

3−ヘキシルチエノ[3,2−b]チオフェン−2−カルボン酸エチル(61)。 化合物59(35.4g、0.13モル)およびK2CO3(27.6g、0.2モル)をN,N−ジメチルホルムアミド(100mL)と混合した。触媒量の18−クラウン−6(約25mg)を加え、この混合物に60℃で2−メルカプト酢酸エチル(14.0mL、0.13モル)を滴下した。この混合物を一晩撹拌し、水(500mL)中に注ぎ入れた。有機成分を酢酸エチル(3×80mL)で抽出した。混合有機層を塩水(2×100mL)と水(100mL)で洗浄した。次いで、有機層をMgSO4で乾燥させた。溶媒の蒸発後、粗製化合物61を得て、カラム・クロマトグラフィー(SiO2/ヘキサン中5%の酢酸エチル)により精製して、純粋な化合物61(32.1g、84.5%)を得た。GC/MS: 296 g/モル (M). 1H NMR (CD2Cl2): δ 7.56(d, 1H), 7.24(d, 1H), 4.34(q, 2H), 3.15(t, 2H), 1.71(m, 2H), 1.32(m, 6H), 0.88(m, 6H). 13C NMR: 163.24, 143.31, 141.85, 141.09, 131.13, 128.44, 120.35, 61.25, 31.99, 29.72 (重複), 22.98, 14.52, 14.23。 Ethyl 3-hexylthieno [3,2-b] thiophene-2-carboxylate (61). Compound 59 (35.4 g, 0.13 mol) and K 2 CO 3 (27.6g, 0.2 mol) was mixed with N, N- dimethylformamide and (100 mL). A catalytic amount of 18-crown-6 (about 25 mg) was added and ethyl 2-mercaptoacetate (14.0 mL, 0.13 mol) was added dropwise to the mixture at 60 ° C. The mixture was stirred overnight and poured into water (500 mL). The organic component was extracted with ethyl acetate (3 × 80 mL). The combined organic layer was washed with brine (2 × 100 mL) and water (100 mL). The organic layer was then dried over MgSO 4 . After evaporation of the solvent, crude compound 61 was obtained and purified by column chromatography (SiO 2 /5% ethyl acetate in hexane) to give pure compound 61 (32.1 g, 84.5%). . GC / MS: 296 g / mol (M). 1 H NMR (CD 2 Cl 2 ): δ 7.56 (d, 1H), 7.24 (d, 1H), 4.34 (q, 2H), 3.15 (t, 2H) , 1.71 (m, 2H), 1.32 (m, 6H), 0.88 (m, 6H) 13 C NMR:. 163.24, 143.31, 141.85, 141.09, 131.13, 128.44, 120.35, 61.25, 31.99, 29.72 ( overlap), 22.98 , 14.52, 14.23.

3−ヘキシルチエノ[3,2−b]チオフェン−2−カルボン酸(62)。 化合物61(32.1g、0.11モル)を、500mLのフラスコ内で水酸化リチウム(水中10%、50mL)、THF(100mL)、MeOH(30mL)および触媒量のヨウ化テトラブチルアンモニウム(約20mg)と混合した。この混合物を一晩還流により加熱し、室温まで冷まし、濃HClで酸性化した。得られた黄色の固体を濾過により収集し、水で十分に洗浄した。次いで、この固体をヘキサン(100mL)で加熱し、室温まで冷ました。濾過後、固体を収集し、真空により乾燥させて、薄黄色の粉末として化合物62(28.0g、収率96.7%)を得た。m.p.: 110.7-112.4 ℃。   3-Hexylthieno [3,2-b] thiophene-2-carboxylic acid (62). Compound 61 (32.1 g, 0.11 mol) was charged in a 500 mL flask with lithium hydroxide (10% in water, 50 mL), THF (100 mL), MeOH (30 mL) and a catalytic amount of tetrabutylammonium iodide (approximately 20 mg). The mixture was heated at reflux overnight, cooled to room temperature and acidified with concentrated HCl. The resulting yellow solid was collected by filtration and washed thoroughly with water. The solid was then heated with hexane (100 mL) and cooled to room temperature. After filtration, the solid was collected and dried in vacuo to give compound 62 (28.0 g, 96.7% yield) as a pale yellow powder. m.p .: 110.7-112.4 ° C.

3−ヘキシルチエノ[3,2−b]チオフェン(58)。 化合物62(14.6g、0.054モル)、粉末銅(2.00g)およびキノリン(80mL)の混合物をWoodの金属浴中において約260℃で加熱した。CO2の気泡が検出されなくなったら(約2時間)、混合物を室温まで冷却し、ヘキサン(200mL)を加えた。この混合物をHCl(水溶液)(1〜2M)で繰り返し洗浄して、キノリンを除去した。有機層をMgSO4で乾燥させ、蒸発により濃縮した。残留物をカラム・クロマトグラフィー(SiO2/ヘキサン)により精製して、化合物58(25.1g、収率90.3%)を得た。GC/MS: 224 g/モル (M). 1H NMR (CD2Cl2): δ 7.36(m, 1H), 7.25(m, 1H), 7.01(m, 1H), 2.73(t, 2H), 1.69(m, 2H), 1.34(m, 6H), 0.89(t, 3H). 13C NMR: 140.39, 139.13, 135.39, 127.01, 122.19, 120.26, 32.01, 30.29, 29.43, 23.01, 14.24。 3-Hexylthieno [3,2-b] thiophene (58). A mixture of compound 62 (14.6 g, 0.054 mol), powdered copper (2.00 g) and quinoline (80 mL) was heated at about 260 ° C. in a Wood metal bath. When no CO 2 bubbles were detected (about 2 hours), the mixture was cooled to room temperature and hexane (200 mL) was added. The mixture was washed repeatedly with HCl (aq) (1-2 M) to remove quinoline. The organic layer was dried over MgSO 4 and concentrated by evaporation. The residue was purified by column chromatography (SiO 2 / hexane) to give Compound 58 (25.1 g, 90.3% yield). GC / MS: 224 g / mol (M). 1 H NMR (CD 2 Cl 2 ): δ 7.36 (m, 1H), 7.25 (m, 1H), 7.01 (m, 1H), 2.73 (t, 2H) , 1.69 (m, 2H), 1.34 (m, 6H), 0.89 (t, 3H). 13 C NMR: 140.39, 139.13, 135.39, 127.01, 122.19, 120.26, 32.01, 30.29, 29.43, 23.01, 14.24.

実施例3− ジ−β−置換ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェンおよびジ−β−置換ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン−4,4−ジオキシド
3,6−ジデシルチエノ[3,2−b]チオフェン63および3,6−ジデシルチエノ[3,2−b]チオフェン−4,4−ジオキシド64を、図12の反応スキームに示されたように合成する。
Example 3 Di-β-substituted dithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene and di-β-substituted dithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene- 4,4-dioxide 3,6-didecylthieno [3,2-b] thiophene 63 and 3,6-didecylthieno [3,2-b] thiophene-4,4-dioxide 64 are shown in the reaction scheme of FIG. Synthesize like

1,1’−(3,4−ブロモ−2,5−チエニル)ジウンデカノール(65)。 テトラブロモチオフェン36(80.0g、0.2モル)およびTHF(500mL)の溶液にブチルリチウム(160mL、0.4モル、ヘキサン中2.5M)を−78℃で滴下した。ウンデシルアルデヒド(DecCHO)(69.7g、0.41モル)を加え、この反応混合物を2時間に亘り撹拌した。次いで、THF溶媒を蒸発により除去し、有機残留物をヘキサンで抽出した。混合有機層を塩水(2×100mL)と水(100mL)で洗浄し、MgSO4で乾燥させた。粗製生成物をカラム・クロマトグラフィー(SiO2/ヘキサン中5%の酢酸エチル)により精製して、化合物65(84.1グラム、収率72.5%)を生成した。1H NMR (CD2Cl2): δ 5.02(s, br, 2H), 1.79(m 4H), 1.28(m, 32H), 0.88(t, 6H). 13C NMR: 143.25, 109.67, 70.53, 38.31, 31.96, 29.75, 29.70, 29.61, 29.55, 29.21, 25.68, 22.84, 14.09。 1,1 ′-(3,4-Bromo-2,5-thienyl) diundecanol (65). Butyllithium (160 mL, 0.4 mol, 2.5 M in hexane) was added dropwise at −78 ° C. to a solution of tetrabromothiophene 36 (80.0 g, 0.2 mol) and THF (500 mL). Undecylaldehyde (DecCHO) (69.7 g, 0.41 mol) was added and the reaction mixture was stirred for 2 hours. The THF solvent was then removed by evaporation and the organic residue was extracted with hexane. The combined organic layer was washed with brine (2 × 100 mL) and water (100 mL) and dried over MgSO 4 . The crude product was purified by column chromatography (SiO 2 /5% ethyl acetate in hexanes) to yield compound 65 (84.1 grams, 72.5% yield). 1 H NMR (CD 2 Cl 2 ): δ 5.02 (s, br, 2H), 1.79 (m 4H), 1.28 (m, 32H), 0.88 (t, 6H). 13 C NMR: 143.25, 109.67, 70.53, 38.31, 31.96, 29.75, 29.70, 29.61, 29.55, 29.21, 25.68, 22.84, 14.09.

1,1’−(3,4−ブロモ−2,5−チエニル)ジウンデカノン(66)。 水(300mL)中に二クロム酸ナトリウム二水和物(100g、0.34モル)を溶解させることによって、クロム酸溶液を調製し、次いで、濃硫酸(136g)を加え、得られた溶液を500mLに希釈した。アセトン(300mL)と混合した化合物65(80.0g、0.137モル)に、クロム酸溶液(260mL)を室温で滴下した。この混合物を一晩撹拌し、その後、その反応混合物中に多量の固体が形成された。アセトンのほとんどを他の容器に静かに移し、混合物の残りを酢酸エチル(2×100mL)で抽出した。混合有機層を塩水(3×50mL)で洗浄し、MgSO4で乾燥させた。溶媒を蒸発させ、残留物をエタノール(100mL)と混合し、白色の純粋な化合物66が固化し、濾過により収集した(72.0g、収率90.5%)。m.p. 69.5-70.8 ℃. 1H NMR (CD2Cl2) : δ 3.07(t, 4H), 1.74(m, 4H), 1.28(m, 28H), 0.88(t, 6H). 13C NMR: 192.49, 141.99, 118.82, 42.03, 32.13, 29.79, 29.71, 29.62, 29.55, 29.29, 24.16, 22.92, 14.11。 1,1 ′-(3,4-Bromo-2,5-thienyl) diundecanone (66). A chromic acid solution was prepared by dissolving sodium dichromate dihydrate (100 g, 0.34 mol) in water (300 mL), then concentrated sulfuric acid (136 g) was added and the resulting solution was Dilute to 500 mL. To compound 65 (80.0 g, 0.137 mol) mixed with acetone (300 mL), a chromic acid solution (260 mL) was added dropwise at room temperature. The mixture was stirred overnight, after which a large amount of solid formed in the reaction mixture. Most of the acetone was gently transferred to another container and the remainder of the mixture was extracted with ethyl acetate (2 × 100 mL). The combined organic layer was washed with brine (3 × 50 mL) and dried over MgSO 4 . The solvent was evaporated and the residue was mixed with ethanol (100 mL), white pure compound 66 solidified and collected by filtration (72.0 g, 90.5% yield). mp 69.5-70.8 ℃. 1 H NMR (CD 2 Cl 2 ): δ 3.07 (t, 4H), 1.74 (m, 4H), 1.28 (m, 28H), 0.88 (t, 6H). 13 C NMR: 192.49 , 141.99, 118.82, 42.03, 32.13, 29.79, 29.71, 29.62, 29.55, 29.29, 24.16, 22.92, 14.11.

3,5−ジデシルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン−2,6−ジカルボン酸ジエチル(67)。 化合物66(30.0g、0.052モル)を炭酸カリウム(28.7g、0.21モル)およびN,N−ジメチルホルムアミド(100mL)と混合した。この混合物に、2−メルカプト酢酸エチル(11.5mL、0.104モル)を60℃で滴下した。この反応混合物を窒素雰囲気下において60℃で48時間に亘り撹拌し、次いで、水(500mL)中に注ぎ入れた。有機成分を酢酸エチル(3×100mL)で抽出した。混合有機層を塩水(2×100mL)と水(50mL)で洗浄し、MgSO4で乾燥させた。溶媒を蒸発させ、残留物をカラム・クロマトグラフィー(SiO2/ヘキサン中5%の酢酸エチル)により精製して、粘着性固体として化合物67(19.1g、収率59.3%)を得た。1H NMR (CD2Cl2): δ 4.36(q. 4H), 3.15(t, 4H), 1.73(m, 4H), 1.39(m, 36H), 0.87(m, 6H). 13C NMR: 162.86, 145.47, 144.51, 133.05, 128.99, 61.63, 32.33, 29.99(重複), 23.11, 14.53, 14.31。 Diethyl 3,5-didecyldithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene-2,6-dicarboxylate (67). Compound 66 (30.0 g, 0.052 mol) was mixed with potassium carbonate (28.7 g, 0.21 mol) and N, N-dimethylformamide (100 mL). To this mixture, ethyl 2-mercaptoacetate (11.5 mL, 0.104 mol) was added dropwise at 60 ° C. The reaction mixture was stirred at 60 ° C. for 48 hours under a nitrogen atmosphere and then poured into water (500 mL). The organic component was extracted with ethyl acetate (3 × 100 mL). The combined organic layer was washed with brine (2 × 100 mL) and water (50 mL) and dried over MgSO 4 . The solvent was evaporated and the residue was purified by column chromatography (SiO 2 /5% ethyl acetate in hexane) to give compound 67 (19.1 g, 59.3% yield) as a sticky solid. . 1 H NMR (CD 2 Cl 2 ): δ 4.36 (q. 4H), 3.15 (t, 4H), 1.73 (m, 4H), 1.39 (m, 36H), 0.87 (m, 6H). 13 C NMR: 162.86, 145.47, 144.51, 133.05, 128.99, 61.63, 32.33, 29.99 (overlapping), 23.11, 14.53, 14.31.

3,5−ジデカニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン−2,6−ジカルボン酸(68)。 化合物67(10.2g、0.017モル)を水酸化リチウム(10mLの水中に1.0g)、THF(100mL)、MeOH(20mL)および触媒量のヨウ化テトラブチルアンモニウム(約35mg)と混合した。この混合物を一晩還流により加熱し、次いで、溶媒のほとんどを蒸発させた。残留物を濃HCl(30mL)で酸性化し、固体が形成され、これを濾過により収集し、水で十分に洗浄し、真空乾燥させて、化合物68(8.6g、収率98%)を得た。m.p. 280.1 ℃. 1H NMR (CD2Cl2) : δ 3.24(t, 4H), 1.72(m, 2H), 1.29(m, 30H), 0.88(t, 6H). 13C NMR: 168.46, 148.24, 146.58, 136.32, 35.91, 33.64, 28.91(m, 重複), 26.60, 17.49。 3,5-Didecanyldithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene-2,6-dicarboxylic acid (68). Compound 67 (10.2 g, 0.017 mol) mixed with lithium hydroxide (1.0 g in 10 mL water), THF (100 mL), MeOH (20 mL) and a catalytic amount of tetrabutylammonium iodide (about 35 mg). did. The mixture was heated at reflux overnight and then most of the solvent was evaporated. The residue was acidified with concentrated HCl (30 mL) and a solid formed which was collected by filtration, washed well with water and dried in vacuo to give compound 68 (8.6 g, 98% yield). It was. mp 280.1 1 H NMR (CD 2 Cl 2 ): δ 3.24 (t, 4H), 1.72 (m, 2H), 1.29 (m, 30H), 0.88 (t, 6H). 13 C NMR: 168.46, 148.24, 146.58 , 136.32, 35.91, 33.64, 28.91 (m, overlap), 26.60, 17.49.

3,5−ジデシルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン(63)。 化合物68(8.6g、0.016モル)、粉末銅(0.7g)およびキノリン(50mL)を混合し、Woodの金属浴中において250〜260℃で加熱した。二酸化炭素ガスの気泡が検出されなくなったら(約2時間)、混合物を室温まで冷却し、ヘキサン(200mL)を加えた。この混合物をHCl(水中1〜2M)で繰り返し洗浄して、キノリンを除去した。有機層をMgSO4で乾燥させ、蒸発により濃縮し、残留物をカラム・クロマトグラフィー(SiO2/ヘキサン)により精製して、化合物63(3.4g、47.4%)を得た。1H NMR (CD2Cl2): δ 6.97(s, 2H), 2.73(t, 4H), 1.78(m, 4H), 1.27(m, 28H), 0.88(t, 6H). 13C NMR: 141.89, 136.75, 130.99, 120.57, 32.33, 30.02, 29.79, 29.74, 29.15, 23.10, 14.28。 3,5-Didecyldithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene (63). Compound 68 (8.6 g, 0.016 mol), powdered copper (0.7 g) and quinoline (50 mL) were mixed and heated at 250-260 ° C. in a Wood metal bath. When no carbon dioxide gas bubbles were detected (about 2 hours), the mixture was cooled to room temperature and hexane (200 mL) was added. The mixture was washed repeatedly with HCl (1-2 M in water) to remove quinoline. The organic layer was dried over MgSO 4 , concentrated by evaporation and the residue was purified by column chromatography (SiO 2 / hexanes) to give compound 63 (3.4 g, 47.4%). 1 H NMR (CD 2 Cl 2 ): δ 6.97 (s, 2H), 2.73 (t, 4H), 1.78 (m, 4H), 1.27 (m, 28H), 0.88 (t, 6H). 13 C NMR: 141.89, 136.75, 130.99, 120.57, 32.33, 30.02, 29.79, 29.74, 29.15, 23.10, 14.28.

ここに引用するSogiu et al., 68 J. ORG. CHEM. 1512-1520 (2003)に記載された方法を使用して、化合物64と69を調製する。   Compounds 64 and 69 are prepared using the method described in Sogiu et al., 68 J. ORG. CHEM. 1512-1520 (2003), cited herein.

3,5−ジデシルチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン−4,4−ジオキシド(64)。 20mLのジクロロメタン中の3−クロロ過安息香酸(6.1g、0.035モル)を、20mLのジクロロメタン中の63(3.64g、8.18モル)の溶液に滴下した。この混合物を一晩室温で撹拌し、次いで、10%の水酸化カリウム、10%のNaHCO3および塩水で連続して洗浄した。有機層をMgSO4で乾燥させ、溶媒を蒸発により除去した。粗製生成物をカラム・クロマトグラフィー(SiO2/ヘキサン中5%の酢酸エチル)により精製して、黄色の固体として化合物64(1.4g、収率35.9%)を得た。m.p. 58.7-60.3 ℃. 1H NMR (CD2Cl2) δ 6.94(s, 2H), 2.73(t, 4H), 1.72(m, 4H), 1.27(m, 28H), 0.88(t, 6H). 13C NMR: 142.99, 139.06, 136.36, 124.51, 32.27, 30.11, 29.95, 29.91, 29.68, 29.48, 29.51, 28.51, 23.04, 14.22。 3,5-didecylthieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene-4,4-dioxide (64). 3-Chloroperbenzoic acid (6.1 g, 0.035 mol) in 20 mL of dichloromethane was added dropwise to a solution of 63 (3.64 g, 8.18 mol) in 20 mL of dichloromethane. The mixture was stirred overnight at room temperature and then washed successively with 10% potassium hydroxide, 10% NaHCO 3 and brine. The organic layer was dried over MgSO 4 and the solvent removed by evaporation. The crude product was purified by column chromatography (SiO 2 /5% ethyl acetate in hexanes) to give compound 64 (1.4 g, 35.9% yield) as a yellow solid. mp 58.7-60.3 ° C. 1 H NMR (CD 2 Cl 2 ) δ 6.94 (s, 2H), 2.73 (t, 4H), 1.72 (m, 4H), 1.27 (m, 28H), 0.88 (t, 6H) 13 C NMR: 142.99, 139.06, 136.36, 124.51, 32.27, 30.11, 29.95, 29.91, 29.68, 29.48, 29.51, 28.51, 23.04, 14.22.

3,5−ジデシルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン−4,4−ジオキシド−2,6−ジカルボン酸ジエチル(69)。 20mLのジクロロメタン中の3−クロロ過安息香酸(1.2g、6.9ミリモル)を、20mLのジクロロメタン中の67(3.64g、8.18モル)の溶液に滴下した。この混合物を一晩室温で撹拌し、次いで、10%の水酸化カリウム、10%のNaHCO3および塩水で連続して洗浄した。有機層をMgSO4で乾燥させ、溶媒を蒸発により除去した。粗製生成物をカラム・クロマトグラフィー(SiO2/ヘキサン中5%の酢酸エチル)により精製して、蝋様固体として化合物69(0.56g、収率53%)を得た。1H NMR (CD2Cl2) δ 4.39(q, 4H), 3.13(t, 4H), 1.72(m, 4H), 1.27(m, 34H), 0.88(t, 6H). 13C NMR: 161.41, 145.52, 144.77, 137.56, 132.89, 62.03, 32.11, 30.59, 29.82, 29.78, 29.75, 29.53, 29.49, 27.88, 22.89, 14.21, 14.07。 Diethyl 3,5-didecyldithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene-4,4-dioxide-2,6-dicarboxylate (69). 3-Chloroperbenzoic acid (1.2 g, 6.9 mmol) in 20 mL dichloromethane was added dropwise to a solution of 67 (3.64 g, 8.18 mol) in 20 mL dichloromethane. The mixture was stirred overnight at room temperature and then washed successively with 10% potassium hydroxide, 10% NaHCO 3 and brine. The organic layer was dried over MgSO 4 and the solvent removed by evaporation. The crude product was purified by column chromatography (SiO 2 /5% ethyl acetate in hexanes) to give compound 69 (0.56 g, 53% yield) as a waxy solid. 1 H NMR (CD 2 Cl 2 ) δ 4.39 (q, 4H), 3.13 (t, 4H), 1.72 (m, 4H), 1.27 (m, 34H), 0.88 (t, 6H). 13 C NMR: 161.41 , 145.52, 144.77, 137.56, 132.89, 62.03, 32.11, 30.59, 29.82, 29.78, 29.75, 29.53, 29.49, 27.88, 22.89, 14.21, 14.07.

3,5−ジヘキシルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェンおよび3,5−ジヘキシルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン−4,4−ジオキシドを製造するためにも、図12の反応スキームが使用される。   3,5-dihexyldithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene and 3,5-dihexyldithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene-4, The reaction scheme of FIG. 12 is also used to produce 4-dioxide.

実施例4− ジ−β−置換チエノ[3,2−b]チエノ[2’,3’:4,5]チエノ[2,3−d]チオフェン
3,7−ジデシルチエノ[3,2−b]チエノ[2’,3’:4,5]チエノ[2,3−d]チオフェン70を、図13の反応スキームに示されるように合成する。
Example 4 Di-β-substituted thieno [3,2-b] thieno [2 ′, 3 ′: 4,5] thieno [2,3-d] thiophene 3,7-didecylthieno [3,2-b] Thieno [2 ′, 3 ′: 4,5] thieno [2,3-d] thiophene 70 is synthesized as shown in the reaction scheme of FIG.

2,4−ジ(1−ヒドロキシデシル)−3,6−ジブロモチエノ[3,2−b]チオフェン(72)。 ここに引用するFuller et al., 1 J. CHEM. SOC., PERKIN TRANS, 3465 (1997)にしたがって、2,3,4,5−テトラブロモチエノ[3,2−b]チオフェン(71)を調製した。300mLの乾燥THF中の化合物71(40.0g、0.088モル)の混合物に、ブチルリチウム(70mL、0.175モル、ヘキサン中2.5M)を−78℃で滴下した。得られた混合物をさらに10から20分間撹拌し、ウンデシルアルデヒド(30.0g、0.176モル)を滴下した。この混合物を室温まで暖めて、一晩撹拌した。水(20mL)を加え、蒸発により溶媒を除去した。残留物をヘキサン(300mL)と混合し、得られた固体を濾過により収集した。次いで、この固体を真空下で乾燥させ、化合物72(47.0g、収率83.9%)を生成し、これはさらに精製せずに使用される。m.p.: 116.0-118.0 ℃. 1H NMR (CD2Cl2): δ 5.15(m, 2H), 2.31(broad, 2H), 1.91(m, 4H), 1.31(m, 32H), 0.92(t, 6H). 13C NMR: 144.06, 109.05, 70.58, 38.77, 32.36, 30.06, 30.04, 29.99, 29.77, 29.65, 26.09, 23.12, 14.29。 2,4-di (1-hydroxydecyl) -3,6-dibromothieno [3,2-b] thiophene (72). According to Fuller et al., 1 J. CHEM. SOC., PERKIN TRANS, 3465 (1997), cited here, 2,3,4,5-tetrabromothieno [3,2-b] thiophene (71) Prepared. To a mixture of compound 71 (40.0 g, 0.088 mol) in 300 mL dry THF, butyllithium (70 mL, 0.175 mol, 2.5 M in hexane) was added dropwise at -78 ° C. The resulting mixture was stirred for an additional 10 to 20 minutes and undecylaldehyde (30.0 g, 0.176 mol) was added dropwise. The mixture was warmed to room temperature and stirred overnight. Water (20 mL) was added and the solvent was removed by evaporation. The residue was mixed with hexane (300 mL) and the resulting solid was collected by filtration. The solid is then dried under vacuum to yield compound 72 (47.0 g, 83.9% yield), which is used without further purification. mp: 116.0-118.0 1 H NMR (CD 2 Cl 2 ): δ 5.15 (m, 2H), 2.31 (broad, 2H), 1.91 (m, 4H), 1.31 (m, 32H), 0.92 (t, 6H). 13 C NMR: 144.06, 109.05, 70.58, 38.77, 32.36, 30.06, 30.04, 29.99, 29.77, 29.65, 26.09, 23.12, 14.29.

2,4−ウンデカニル−3,6−ジブロモチエノ[3,2−b]チオフェン(73)。   2,4-Undecanyl-3,6-dibromothieno [3,2-b] thiophene (73).

化合物72(30.0g、0.047モル)をアセトン(200mL)と混合した。この混合物に、クロム酸溶液(130mL)を室温で滴下した。この混合物を室温で一晩撹拌して、固体沈殿物を形成させた。次いで、アセトンのほとんどを別の容器に静かに移し、混合物の残りを酢酸エチル(2×100mL)で抽出した。混合有機層を塩水(3×50mL)で洗浄し、MgSO4で乾燥させた。溶媒を蒸発させ、残留物をエタノール(100mL)と混合して、化合物73を沈殿させ、これを濾過により収集した(18.4g、収率61.7%)。m.p.: 120.3-121.5 ℃. 1H NMR (CD2Cl2) : δ 3.09(t, 4H), 1.78(m, 4H), 1.28(m, 28H), 0.88(t, 6H). 13C NMR: 193.15, 143.62, 143.40, 106.70, 41.74, 32.12, 29.79, 29.72, 29.65, 29.55, 29.35, 24.20, 22.91, 14.11。 Compound 72 (30.0 g, 0.047 mol) was mixed with acetone (200 mL). To this mixture, a chromic acid solution (130 mL) was added dropwise at room temperature. The mixture was stirred overnight at room temperature to form a solid precipitate. Then most of the acetone was gently transferred to another container and the remainder of the mixture was extracted with ethyl acetate (2 × 100 mL). The combined organic layer was washed with brine (3 × 50 mL) and dried over MgSO 4 . The solvent was evaporated and the residue was mixed with ethanol (100 mL) to precipitate compound 73, which was collected by filtration (18.4 g, 61.7% yield). mp: 120.3-121.5 ° C. 1 H NMR (CD 2 Cl 2 ): δ 3.09 (t, 4H), 1.78 (m, 4H), 1.28 (m, 28H), 0.88 (t, 6H). 13 C NMR: 193.15, 143.62, 143.40, 106.70, 41.74, 32.12, 29.79, 29.72, 29.65, 29.55, 29.35, 24.20, 22.91, 14.11.

3,7−ジデシルチエノ[3,2−b]チエノ[2’,3’:4,5]チエノ[2,3−d]チオフェン−2,6−ジカルボン酸ジエチル(74)。 化合物73を炭酸カリウム(16.6g、0.12モル)およびN,N−ジメチルホルムアミド(100mL)と混合した。この混合物に、2−メルカプト酢酸エチル(6.6mL、0.06モル)を60℃で滴下した。この反応混合物を窒素雰囲気下において60℃で48時間に亘り撹拌し、次いで、水(500mL)中に注ぎ入れた。得られた固体を濾過により収集した。次いで、粗製生成物をエタノール(200mL)で煮沸し、室温まで冷ました。濾過と乾燥により化合物74(14.2g、収率72.4%)が生成された。m.p.: 130.5-132.2 ℃. 1H NMR (CD2Cl2): δ 4.36(q. 4H), 3.15(t, 4H), 1.73(m, 4H), 1.27(m, 34H), 0.87(m, 6H). 13C NMR: 163.09, 144.79, 144.29, 135.29, 134.28, 128.54, 61.83, 32.57, 30.32, 30.26, 30.21, 30.07, 30.02, 29.98, 29.79, 23.33, 14.79, 14.49。 Diethyl 3,7-didecylthieno [3,2-b] thieno [2 ′, 3 ′: 4,5] thieno [2,3-d] thiophene-2,6-dicarboxylate (74). Compound 73 was mixed with potassium carbonate (16.6 g, 0.12 mol) and N, N-dimethylformamide (100 mL). To this mixture, ethyl 2-mercaptoacetate (6.6 mL, 0.06 mol) was added dropwise at 60 ° C. The reaction mixture was stirred at 60 ° C. for 48 hours under a nitrogen atmosphere and then poured into water (500 mL). The resulting solid was collected by filtration. The crude product was then boiled with ethanol (200 mL) and cooled to room temperature. Filtration and drying produced Compound 74 (14.2 g, 72.4% yield). mp: 130.5-132.2 1 H NMR (CD 2 Cl 2 ): δ 4.36 (q. 4H), 3.15 (t, 4H), 1.73 (m, 4H), 1.27 (m, 34H), 0.87 (m, 6H). 13 C NMR: 163.09, 144.79, 144.29, 135.29, 134.28, 128.54, 61.83, 32.57, 30.32, 30.26, 30.21, 30.07, 30.02, 29.98, 29.79, 23.33, 14.79, 14.49.

3,7−ジデシルチエノ[3,2−b]チエノ[2’,3’:4,5]チエノ[2,3−d]チオフェン−2,6−ジカルボン酸(75)。 化合物74(14.0g、0.021モル)を、水酸化リチウム(15mLの水中に1.24g)、THF(100mL)、MeOH(20mL)および触媒量のヨウ化テトラブチルアンモニウム(約35mg)と混合した。この混合物を一晩還流により加熱し、溶媒のほとんどを蒸発させた。残留物を濃HCl(30mL)で酸性化した。得られた固体を濾過により収集し、水で十分に洗浄し、真空乾燥させて、化合物75(12.5g、収率97.4%)を生成した。m.m.: 315.6-318.5 ℃。   3,7-didecylthieno [3,2-b] thieno [2 ', 3': 4,5] thieno [2,3-d] thiophene-2,6-dicarboxylic acid (75). Compound 74 (14.0 g, 0.021 mol) was combined with lithium hydroxide (1.24 g in 15 mL water), THF (100 mL), MeOH (20 mL) and a catalytic amount of tetrabutylammonium iodide (ca. 35 mg). Mixed. The mixture was heated at reflux overnight and most of the solvent was evaporated. The residue was acidified with conc. HCl (30 mL). The resulting solid was collected by filtration, washed thoroughly with water and dried in vacuo to yield compound 75 (12.5 g, 97.4% yield). m.m .: 315.6-318.5 ° C.

3,7−ジデシルチエノ[3,2−b]チエノ[2’,3’:4,5]チエノ[2,3−d]チオフェン(70)。 化合物75(13.5g、0.021モル)を、キノリン(80mL)中の粉末銅(0.9g)と混合し、この混合物をWoodの金属浴中において250〜260℃に加熱した。二酸化炭素ガスの気泡が検出されなくなったら(約2時間)、混合物を室温まで冷却し、高温のヘキサン(400mL)を加えた。次いで、この混合物をHCl(2N、4×50mL)で繰り返し洗浄した。蒸発によりヘキサンをある程度除去し、得られた固体を濾過により収集し、ヘキサンから再結晶化させて、化合物70(7.0g、収率60.6%)を得た。m.p.: 111.0-113.3 ℃. 1H NMR (C6D6): δ 6.53 (s, 2H), 2.51(t, 4H), 1.64(m, 4H), 1.27(m, 28H), 0.89(t, 6H). 13C NMR: 141.26, 136.42, 133.17, 132.04, 120.73, 32.31, 30.03, 29.96, 29.90, 29.79, 29.66, 29.04, 23.07, 14.28。 3,7-didecylthieno [3,2-b] thieno [2 ′, 3 ′: 4,5] thieno [2,3-d] thiophene (70). Compound 75 (13.5 g, 0.021 mol) was mixed with powdered copper (0.9 g) in quinoline (80 mL) and the mixture was heated to 250-260 ° C. in a Wood metal bath. When no bubbles of carbon dioxide gas were detected (about 2 hours), the mixture was cooled to room temperature and hot hexane (400 mL) was added. The mixture was then washed repeatedly with HCl (2N, 4 × 50 mL). Some hexane was removed by evaporation and the resulting solid was collected by filtration and recrystallized from hexane to give compound 70 (7.0 g, 60.6% yield). mp: 111.0-113.3 1 H NMR (C 6 D 6 ): δ 6.53 (s, 2H), 2.51 (t, 4H), 1.64 (m, 4H), 1.27 (m, 28H), 0.89 (t, 6H). 13 C NMR: 141.26, 136.42, 133.17, 132.04, 120.73, 32.31, 30.03, 29.96, 29.90, 29.79, 29.66, 29.04, 23.07, 14.28.

実施例5− 従来のカップリング反応を使用したβ−置換チエノ[2,3−d]チオフェンを合成する試み
β−ヘキシル置換チエノ[2,3−d]チオフェンを合成するうまくいかなかった試みにおいて、図14の反応スキームにしたがう。縮合環系の電子的性質は、単純な単環式チオフェンのものとは大きく異なるので、単環式チオフェンに使用したカップリング反応は機能しない。
Example 5 Attempt to synthesize β-substituted thieno [2,3-d] thiophene using conventional coupling reaction In an unsuccessful attempt to synthesize β-hexyl substituted thieno [2,3-d] thiophene According to the reaction scheme of FIG. Since the electronic properties of fused ring systems are very different from those of simple monocyclic thiophenes, the coupling reactions used for monocyclic thiophenes do not work.

3,6−ジブロモチエノ[3,2−b]チオフェン(76、5.2g、0.0175モル)を乾燥ジエチルエーテル(100mL)中に溶解させ、[1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ジ−クロロニッケル(II)(dppp)(0.47g、0.05当量)と混合した。この溶液に、ヘキシルマグネシウムブロミド(ジエチルエーテル中2.0Mの溶液22.0mL、0.044モル)を滴下した。得られた混合物を24時間に亘り還流により加熱した。この反応をGC/MSによりモニタした。24時間後、出発材料は消失したが、グリニャール付加生成物は形成されなかった。   3,6-Dibromothieno [3,2-b] thiophene (76, 5.2 g, 0.0175 mol) was dissolved in dry diethyl ether (100 mL) and [1,3-bis (diphenylphosphino) propane] Mixed with di-chloronickel (II) (dppp) (0.47 g, 0.05 eq). To this solution, hexyl magnesium bromide (22.0 mL of a 2.0 M solution in diethyl ether, 0.044 mol) was added dropwise. The resulting mixture was heated at reflux for 24 hours. This reaction was monitored by GC / MS. After 24 hours, the starting material disappeared, but no Grignard addition product was formed.

3−ブロモ−6−ヘキシルチエノ[3,2−b]チオフェン(77、6.2g、0.021モル)を乾燥ジエチルエーテル(100mL)中に溶解させ、[1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ジ−クロロニッケル(II)(dppp)(0.51g、0.05当量)と混合した。この溶液に、ヘキシルマグネシウムブロミド(ジエチルエーテル中2.0Mの溶液13.3mL、0.027モル)を滴下した。得られた混合物を24時間に亘り還流により加熱した。この反応をGC/MSによりモニタし、6時間後、出発材料は消失したが、グリニャール付加生成物は形成されなかった。   3-Bromo-6-hexylthieno [3,2-b] thiophene (77, 6.2 g, 0.021 mol) was dissolved in dry diethyl ether (100 mL) and [1,3-bis (diphenylphosphino) Propane] Di-chloronickel (II) (dppp) (0.51 g, 0.05 equiv). To this solution was added hexyl magnesium bromide (13.3 mL of a 2.0 M solution in diethyl ether, 0.027 mol) dropwise. The resulting mixture was heated at reflux for 24 hours. The reaction was monitored by GC / MS and after 6 hours the starting material had disappeared but no Grignard addition product was formed.

実施例6− ポリ(β−置換縮合チオフェン)
以下に説明する一般に手法を使用して、縮合チオフェンポリマーを製造する。この手法は、ここに引用する、Andersson et al., 27 MACROMOLECULES 6506 (1994)から適用される。
Example 6 Poly (β-substituted fused thiophene)
The condensed thiophene polymer is produced using the general procedure described below. This approach is adapted from Andersson et al., 27 MACROMOLECULES 6506 (1994), cited here.

単量体α,α’−ジヒドロ−β,β’−ジアルキル縮合チオフェン化合物(10ミリモル)を30mLのクロロベンゼン中に溶解させる。20mLのクロロベンゼン中の塩化第二鉄(10ミリモル)の懸濁液を30分に亘りこのモノマー溶液に加える。この混合物を、室温で数時間(例えば、6から24時間)撹拌する。その縮合環系により多い数(例えば、4以上)の環を有する縮合チオフェン化合物にとって、反応混合物を数時間に亘り80〜90℃で加熱することが望ましいであろう。次いで、その反応混合物を500mLの95:5のメタノール:水から沈殿させる。沈殿物を濾過により収集し、トルエン中に溶解させ、濃縮アンモニア(3×60mL)で煮沸し、エチレンジアミン四酢酸(水中0.05M、2×50mL)で煮沸した。生成物ポリマーをメタノール(500mL)から沈殿させ、濾過し、70〜80℃で真空乾燥させた。以下の化合物は、以下の収率で生成される:ポリ(3,6−ジヘキシルチエノ[2,3−d]チオフェン)(収率35%);ポリ(3,6−ジデシルチエノ[2,3−d]チオフェン)(収率90%);ポリ(3,7−ジデシルチエノ[3,2−b]チエノ[2’,3’:4,5]チエノ[2,3−d]チオフェン)(収率80%);およびポリ(3,5−ジデシルチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン−4,4−ジオキシド)(収率43%)。   Monomeric α, α'-dihydro-β, β'-dialkyl fused thiophene compound (10 mmol) is dissolved in 30 mL of chlorobenzene. A suspension of ferric chloride (10 mmol) in 20 mL of chlorobenzene is added to the monomer solution over 30 minutes. The mixture is stirred at room temperature for several hours (eg, 6 to 24 hours). For fused thiophene compounds having a higher number (eg, 4 or more) of rings in the fused ring system, it may be desirable to heat the reaction mixture at 80-90 ° C. for several hours. The reaction mixture is then precipitated from 500 mL of 95: 5 methanol: water. The precipitate was collected by filtration, dissolved in toluene, boiled with concentrated ammonia (3 × 60 mL), and boiled with ethylenediaminetetraacetic acid (0.05 M in water, 2 × 50 mL). The product polymer was precipitated from methanol (500 mL), filtered and dried in vacuo at 70-80 ° C. The following compounds are produced in the following yields: poly (3,6-dihexylthieno [2,3-d] thiophene) (35% yield); poly (3,6-didecylthieno [2,3- d] thiophene) (yield 90%); poly (3,7-didecylthieno [3,2-b] thieno [2 ′, 3 ′: 4,5] thieno [2,3-d] thiophene) (yield) 80%); and poly (3,5-didecylthieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene-4,4-dioxide) (43% yield).

実施例7− 2−2、3−3および4−4二量体並びに5および7環系の合成
2−2および3−3二量体並びに5および7環系の合成が、図15に示されている。
Example 7 Synthesis of 2-2, 3-3 and 4-4 Dimers and 5 and 7 Ring Systems Synthesis of 2-2 and 3-3 dimers and 5 and 7 ring systems is shown in FIG. Has been.

3,3’−ジブロモ−6,6’−ジデカニル−2,2’−ビスチエノチオフェン(82)。 ブチルリチウム(ヘキサン中2.5M、15.6mL、0.039モル)を、乾燥THF(30mL)中のジイソプロピルアミン(4.0g、0.039モル)に0℃で滴下した。得られた混合物を15分間に亘り0℃に保持し、次いで、THF溶液(約30mL)中に溶解した3−ブロモ−6−デカニルチエノチオフェン(81)(14.0g、0.039モル)を滴下した。この混合物を1時間に亘り0℃で撹拌し、その後、塩化銅(II)(6.3g、0.047モル)を添加した。この暗褐色の混合物を室温でさらに12時間に亘り撹拌した。溶媒の全てを蒸発させた後、残留物をトルエン(200mL)で煮沸し、固体を濾過した。この溶液を塩水(2×50mL)で、次いで水(50mL)で洗浄し、MgSO4で乾燥させ、冷却後に固体を収集した。目的の化合物(82)を黄色の固体として生成した。9.35g(67%)。m.p. 90.0-91.0 ℃. 1HNMR (CD2Cl2): δ 7.15 (s, 2H), 2.74 (t, 4H), 1.89-1.27 (m, 32 H), 0.89 (t, 6H). 13CNMR: 140.78, 136.25, 133.02, 131.65, 131.23, 120.47, 31.92, 29.61(重複), 29.36(重複), 28.73, 22.69, 14.11。 3,3′-Dibromo-6,6′-didecanyl-2,2′-bisthienothiophene (82). Butyllithium (2.5 M in hexane, 15.6 mL, 0.039 mol) was added dropwise at 0 ° C. to diisopropylamine (4.0 g, 0.039 mol) in dry THF (30 mL). The resulting mixture was held at 0 ° C. for 15 minutes and then 3-bromo-6-decanylthienothiophene (81) (14.0 g, 0.039 mol) dissolved in THF solution (about 30 mL). Was dripped. The mixture was stirred for 1 hour at 0 ° C., after which copper (II) chloride (6.3 g, 0.047 mol) was added. The dark brown mixture was stirred at room temperature for an additional 12 hours. After evaporating all of the solvent, the residue was boiled with toluene (200 mL) and the solid was filtered. The solution was washed with brine (2 × 50 mL) then water (50 mL), dried over MgSO 4 and the solid collected after cooling. The target compound (82) was produced as a yellow solid. 9.35 g (67%). mp 90.0-91.0 ℃. 1 HNMR (CD 2 Cl 2 ): δ 7.15 (s, 2H), 2.74 (t, 4H), 1.89-1.27 (m, 32 H), 0.89 (t, 6H). 13 CNMR: 140.78, 136.25, 133.02, 131.65, 131.23, 120.47, 31.92, 29.61 (duplication), 29.36 (duplication), 28.73, 22.69, 14.11.

3,6−ジデカニル−ジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]チエノ[3,2−b:4,5−b’]ジチオフェン(83)。 3,3’−ジブロモ−6,6’−ジデカニル−2,2’−ビスチエノチオフェン(82)(8.6g、0.012モル)をTHF(100mL)中に溶解させた。この溶液をアルゴン雰囲気下で−78℃に冷却した。この溶液に、ブチルリチウム(9.6mL、0.024モル)を滴下し、得られた混合物を−78℃で撹拌した。約30分後、ビス(フェニルスルホニル)スルフィド(3.8g、0.012モル)を加え、この溶液を室温で一晩撹拌し、その後、THFを蒸発させた。残留物をヘキサン(300mL)中に溶解させ、有機層を塩水(2×100mL)と水(50mL)で洗浄した。次いで、この有機層をMgSO4で乾燥させた。溶媒の蒸発後、粗製生成物をカラム・クロマトグラフィー(高温ヘキサン)により生成して、黄色い固体化合物を得た。この物質をヘキサンから再結晶化させ、生成物(83)を生成した。3.2g(45.3%)m.p. 107.7-108.5 ℃. 1HNMR (CD2Cl2): δ 7.024 (s, 2H), 2.76 (t, 4H), 1.79-1.28 (m, 32H), 0.88 (t,6H). 13CNMR: 140.58, 138.96, 135.94, 129.80, 122.86, 105.64, 31.92, 29.77, 29.57, 29.33(重複), 28.69, 22.69, 14.11。 3,6-Didecanyl-dithieno [2,3-d: 2 ′, 3′-d ′] thieno [3,2-b: 4,5-b ′] dithiophene (83). 3,3′-Dibromo-6,6′-didecanyl-2,2′-bisthienothiophene (82) (8.6 g, 0.012 mol) was dissolved in THF (100 mL). The solution was cooled to −78 ° C. under an argon atmosphere. To this solution, butyl lithium (9.6 mL, 0.024 mol) was added dropwise and the resulting mixture was stirred at -78 ° C. After about 30 minutes, bis (phenylsulfonyl) sulfide (3.8 g, 0.012 mol) was added and the solution was stirred overnight at room temperature, after which the THF was evaporated. The residue was dissolved in hexane (300 mL) and the organic layer was washed with brine (2 × 100 mL) and water (50 mL). The organic layer was then dried over MgSO 4 . After evaporation of the solvent, the crude product was produced by column chromatography (hot hexane) to give a yellow solid compound. This material was recrystallized from hexane to yield the product (83). 3.2 g (45.3%) mp 107.7-108.5 ° C. 1 HNMR (CD 2 Cl 2 ): δ 7.024 (s, 2H), 2.76 (t, 4H), 1.79-1.28 (m, 32H), 0.88 ( 13C NMR: 140.58, 138.96, 135.94, 129.80, 122.86, 105.64, 31.92, 29.77, 29.57, 29.33 (duplication), 28.69, 22.69, 14.11.

図15Aを参照すれば、ブチルリチウムおよび塩化銅による87の環化によっても83を調製できる。   Referring to FIG. 15A, 83 can also be prepared by cyclization of 87 with butyllithium and copper chloride.

3,3’−ジブロモ−5,5’−ジデカニル−2,2’−ビスジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン(85)。 乾燥THF(30mL)中のジイソプロピルアミン(1.13g、0.011モル)に、ブチルリチウム(ヘキサン中2.5M、4.4mL、0.011モル)を0℃で滴下した。得られた混合物を15分間に亘り0℃に保持し、次いで、THF(40mL)中に溶解した3−ブロモ−5−デカニル−ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン(84)(4.61g、0.011モル)を滴下した。この混合物を1時間に亘り0℃で撹拌し、その後、塩化銅(II)(1.77g、0.013モル)を添加した。この暗緑色の溶液を室温でさらに12時間に亘り撹拌した。溶媒の全てを蒸発させた後、残留物をトルエン(2×100mL)で煮沸し、固体を濾過した。トルエンを全て蒸発させた後、残留物をトルエン(200mL)で煮沸し、室温に冷却した。冷却後に結晶質生成物(85)を収集した。収量2.0g(43.8%)。m.p. 140.2-141.1 ℃. 1HNMR (CD2Cl2): δ 7.11 (s, 2H), 2.78 (t, 4H), 1.75-1.28 (m, 32H), 0.86(t, 6H)。 3,3′-Dibromo-5,5′-didecanyl-2,2′-bisdithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene (85). To diisopropylamine (1.13 g, 0.011 mol) in dry THF (30 mL) was added dropwise butyllithium (2.5 M in hexane, 4.4 mL, 0.011 mol) at 0 ° C. The resulting mixture was held at 0 ° C. for 15 minutes and then 3-bromo-5-decanyl-dithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene dissolved in THF (40 mL). (84) (4.61 g, 0.011 mol) was added dropwise. The mixture was stirred at 0 ° C. for 1 hour, after which copper (II) chloride (1.77 g, 0.013 mol) was added. The dark green solution was stirred at room temperature for an additional 12 hours. After evaporating all of the solvent, the residue was boiled with toluene (2 × 100 mL) and the solid was filtered. After all the toluene was evaporated, the residue was boiled with toluene (200 mL) and cooled to room temperature. The crystalline product (85) was collected after cooling. Yield 2.0 g (43.8%). mp 140.2-141.1 ° C. 1 HNMR (CD 2 Cl 2 ): δ 7.11 (s, 2H), 2.78 (t, 4H), 1.75-1.28 (m, 32H), 0.86 (t, 6H).

3,7−ジデカニル−ビスジチエノ{[3,2−b:4,5−d][2’,3’−b:4’,5’−d]}チオフェン(86)。 3,3’−ジブロモ−5,5’−ジデカニル−ビスジチエノチオフェン(85)(3g、3.62ミリモル)を乾燥テトラヒドロフラン(80mL)中に溶解させ、−78℃に冷却した。この混合物に、ブチルリチウム(7.23ミリモル、2.9mL)をアルゴン雰囲気下で滴下した。得られた混合物を1時間に亘り−78℃で撹拌し、その後、固体添加漏斗を通じてビス(フェニルスルホニル)スルフィド(1.15g、3.62ミリモル)を添加した。得られた混合物を撹拌し、一晩で室温までゆっくりと暖めた。THFを蒸発させた後、残留物を水(200mL)で還流させ、濾過した。次いで、固体をメタノール(2×50mL)により洗浄し、トルエン(200mL)で還流した。この高温トルエン溶液を濾過して、未溶解の固体を除去した。トルエンを蒸発させた後、固体をトルエン(70mL)中に溶解させ、室温まで冷却して、目的の化合物の黄褐色の針状結晶(1.68g、収率66.3%)を生成した。m.p. 140.2-141.1 ℃. 1HNMR (CD2Cl2): δ 7.11 (s, 2H), 2.78 (t, 4H), 1.79-1.28 (m, 32H), 0.88 (t, 6H)。 3,7-Didecanyl-bisdithieno {[3,2-b: 4,5-d] [2 ′, 3′-b: 4 ′, 5′-d]} thiophene (86). 3,3′-Dibromo-5,5′-didecanyl-bisdithienothiophene (85) (3 g, 3.62 mmol) was dissolved in dry tetrahydrofuran (80 mL) and cooled to −78 ° C. To this mixture, butyl lithium (7.23 mmol, 2.9 mL) was added dropwise under an argon atmosphere. The resulting mixture was stirred for 1 hour at −78 ° C., after which bis (phenylsulfonyl) sulfide (1.15 g, 3.62 mmol) was added through a solid addition funnel. The resulting mixture was stirred and allowed to warm slowly to room temperature overnight. After evaporating the THF, the residue was refluxed with water (200 mL) and filtered. The solid was then washed with methanol (2 × 50 mL) and refluxed with toluene (200 mL). The hot toluene solution was filtered to remove undissolved solids. After evaporating the toluene, the solid was dissolved in toluene (70 mL) and cooled to room temperature to produce tan needles (1.68 g, 66.3% yield) of the desired compound. mp 140.2-141.1 ° C. 1 HNMR (CD 2 Cl 2 ): δ 7.11 (s, 2H), 2.78 (t, 4H), 1.79-1.28 (m, 32H), 0.88 (t, 6H).

図15Bを参照するば、ブチルリチウムおよび塩化銅による88の環化によっても86を調製できる。   Referring to FIG. 15B, 86 can also be prepared by cyclization of 88 with butyllithium and copper chloride.

実施例8− テトラアルキル置換チエノチオフェン二量体の合成
3環および4環のテトラアルキル置換チエノチオフェン二量体の合成が、それぞれ、図16および17に示されている。
Example 8-Synthesis of tetraalkyl-substituted thienothiophene dimers The synthesis of tri- and tetra-ring tetraalkyl-substituted thienothiophene dimers is shown in Figures 16 and 17, respectively.

A.三環二量体
2−ブロモ−3−デカニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン(92)。 3−デカニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン(91)(9.03g、0.027モル)をDMF(100mL)中に溶解させた。この溶液に、暗所において、アルゴン雰囲気下で、DMF(50mL)中のN−ブロモスクシンイミド(NBS)(4.78g、0.027モル)を滴下した。得られた混合物を、約3時間に亘り、またはGC/MSが415に単峰を示すまで、0℃で撹拌した。この溶液を水(500mL)中に注ぎ入れ、有機溶液をヘキサン(3×100mL)で抽出した。混合有機溶液を塩水(2×50mL)で、次いで水(50mL)で洗浄した。MgSO4での乾燥後、ヘキサンを蒸発させた。粗製生成物をカラム・クロマトグラフィーにより精製し、ヘキサンで溶出して、目的の化合物(10.1g、収率90.2%)を生成した。1HNMR (CD2Cl2): δ 7.39 (d, 1H), 7.29 (d, 1H), 2.74 (t, 2H), 1.74-1.33 (m, 16H), 0.89 (t, 3H). 13CNMR: 140.89, 140.63, 136.00, 131.55, 129.22, 126.58, 121.04, 108.89, 32.31, 29.94, 29.73 (重複), 29.35, 28.49, 23.09, 14.27。
A. Tricyclic dimer 2-Bromo-3-decanyldithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene (92). 3-Decanyldithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene (91) (9.03 g, 0.027 mol) was dissolved in DMF (100 mL). To this solution, N-bromosuccinimide (NBS) (4.78 g, 0.027 mol) in DMF (50 mL) was added dropwise in the dark under an argon atmosphere. The resulting mixture was stirred at 0 ° C. for about 3 hours or until GC / MS showed a single peak at 415. The solution was poured into water (500 mL) and the organic solution was extracted with hexane (3 × 100 mL). The combined organic solution was washed with brine (2 × 50 mL) and then with water (50 mL). After drying with MgSO 4 , the hexane was evaporated. The crude product was purified by column chromatography and eluted with hexane to yield the desired compound (10.1 g, 90.2% yield). 1 HNMR (CD 2 Cl 2 ): δ 7.39 (d, 1H), 7.29 (d, 1H), 2.74 (t, 2H), 1.74-1.33 (m, 16H), 0.89 (t, 3H). 13 CNMR: 140.89, 140.63, 136.00, 131.55, 129.22, 126.58, 121.04, 108.89, 32.31, 29.94, 29.73 (duplication), 29.35, 28.49, 23.09, 14.27.

3−デカニル−6−デク−1−イニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン(93)。 2−ブロモ−3−デカニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン(92)(4.16g、0.01モル)を、トリエチルアミン(80mL)中の1−デシン(3.6g、0.026モル)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0.58g、0.5ミリモル)およびヨウ化銅(I)(0.19g、1.0ミリモル)と混合した。この混合物を5分間に亘り窒素で泡立て、次いで、16時間に亘りアルゴン雰囲気下で130℃に加熱した。トリエチルアミンを蒸発させ、ヘキサン(150mL)を加えた。この混合物を濾過して、固体塩を除去し、有機層を1Mの塩化水素酸(水溶液)(50mL)と塩水(50mL)で洗浄し、次いで、MgSO4で乾燥させた。溶媒を真空中で除去し、残留物をシリカゲルのクロマトグラフィーにより精製し、ヘキサンで溶出して、目的の化合物(3.87g、収率93.0%)を生成した。1HNMR (CD2Cl2): δ 7.36 (d, 1H), 7.30 (d, 1H), 2.82 (t, 2H), 2.49 (t, 2H), 1.63-1.27 (m, 28H), 0.88 (m, 6H)。 3-Decanyl-6-dec-1-ynyldithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene (93). 2-Bromo-3-decanyldithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene (92) (4.16 g, 0.01 mol) was added to 1-decyne (3. 3) in triethylamine (80 mL). 6 g, 0.026 mol), tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0.58 g, 0.5 mmol) and copper (I) iodide (0.19 g, 1.0 mmol). The mixture was bubbled with nitrogen for 5 minutes and then heated to 130 ° C. under an argon atmosphere for 16 hours. Triethylamine was evaporated and hexane (150 mL) was added. The mixture was filtered to remove solid salts and the organic layer was washed with 1M hydrochloric acid (aq) (50 mL) and brine (50 mL), then dried over MgSO 4 . The solvent was removed in vacuo and the residue was purified by silica gel chromatography eluting with hexanes to yield the desired compound (3.87 g, 93.0% yield). 1 HNMR (CD 2 Cl 2 ): δ 7.36 (d, 1H), 7.30 (d, 1H), 2.82 (t, 2H), 2.49 (t, 2H), 1.63-1.27 (m, 28H), 0.88 (m , 6H).

2,3−ジデカニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン(94)。 3−デカニル−6−デク−1−イニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン(93)(36.0g、0.076モル)を酢酸エチル(60mL)中に溶解させ、5%のPt/C(9.0g)を加えた。この混合物を24時間に亘りH2雰囲気(90psi(約621kPa))下で撹拌し、次いで、濾過した。酢酸エチルの除去後、残留物をシリカゲルのクロマトグラフィーにより精製し、ヘキサンで溶出して、目的の化合物(29.0g、収率79.9%)を生成した。1HNMR (CD2Cl2): δ 7.29 (d, 1H), 7.27 (d, 1H), 2.80 (t, 2H), 2.67 (t, 2H), 1.68-1.27 (m, 32H), 0.88 (m, 6H). 13CNMR. 142.88, 140.75, 139.82, 131.69, 131.37, 126.69, 125.04, 120.94, 32.16, 29.85, 22.93, 14.11。 2,3-Didecanyldithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene (94). 3-Decanyl-6-dec-1-ynyldithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene (93) (36.0 g, 0.076 mol) was dissolved in ethyl acetate (60 mL). 5% Pt / C (9.0 g) was added. The mixture was stirred for 24 hours under H 2 atmosphere (90 psi) and then filtered. After removal of ethyl acetate, the residue was purified by silica gel chromatography, eluting with hexane to yield the desired compound (29.0 g, 79.9% yield). 1 HNMR (CD 2 Cl 2 ): δ 7.29 (d, 1H), 7.27 (d, 1H), 2.80 (t, 2H), 2.67 (t, 2H), 1.68-1.27 (m, 32H), 0.88 (m , 6H). 13 C NMR. 142.88, 140.75, 139.82, 131.69, 131.37, 126.69, 125.04, 120.94, 32.16, 29.85, 22.93, 14.11.

5,6,5’,6’−テトラデカニル−2,2’−ビスジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン(95)。 2,3−ジデカニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン(94)(5.16g、0.011モル)およびN,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)(1.25g、0.011モル)のヘキサン溶液に、ブチルリチウム(4.5mL、0.011モル)を室温で窒素雰囲気下において滴下した。得られた混合物を1時間に亘り還流し、その後、塩化銅(II)粉末をこの反応溶液に添加し、次いで、この混合物を一晩撹拌した。次いで、ヘキサンを真空下で除去し、残留物をトルエン(80mL)で煮沸し、得られた残留物を濾過により除去した。有機層を塩水(2×30mL)で、次いで水(30mL)で洗浄し、MgSO4で乾燥させた。トルエンの除去後、黄色の固体をアセトン(400mL)で煮沸し、室温まで冷却して、目的の結晶質化合物(1.26g、収率24.5%)を生成した。1HNMR (CD2Cl2): δ 7.43 (s, 2H), 2.89 (t, 4H), 2.73 (t, 4H), 1.76-1.34 (m, 64H), 0.93 (m, 12H). 13CNMR (C6D12): 143.28, 141.09, 140.94, 138.12, 131.66, 131.41, 127.91, 117.18, 32.74, 32.63, 30.44, 30.39, 30.32, 30.29, 30.13, 29.86, 28.58, 23.41, 14.25。 5,6,5 ′, 6′-tetradecanyl-2,2′-bisdithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene (95). 2,3-Didecanyldithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene (94) (5.16 g, 0.011 mol) and N, N, N ′, N′-tetramethyl Butyllithium (4.5 mL, 0.011 mol) was added dropwise to a hexane solution of ethylenediamine (TMEDA) (1.25 g, 0.011 mol) at room temperature in a nitrogen atmosphere. The resulting mixture was refluxed for 1 hour, after which copper (II) chloride powder was added to the reaction solution, and then the mixture was stirred overnight. The hexane was then removed under vacuum, the residue was boiled with toluene (80 mL), and the resulting residue was removed by filtration. The organic layer was washed with brine (2 × 30 mL) then with water (30 mL) and dried over MgSO 4 . After removal of toluene, the yellow solid was boiled with acetone (400 mL) and cooled to room temperature to produce the desired crystalline compound (1.26 g, 24.5% yield). 1 HNMR (CD 2 Cl 2 ): δ 7.43 (s, 2H), 2.89 (t, 4H), 2.73 (t, 4H), 1.76-1.34 (m, 64H), 0.93 (m, 12H). 13 CNMR ( C 6 D 12 ): 143.28, 141.09, 140.94, 138.12, 131.66, 131.41, 127.91, 117.18, 32.74, 32.63, 30.44, 30.39, 30.32, 30.29, 30.13, 29.86, 28.58, 23.41, 14.25.

図16を参照すれば、ブチルリチウムおよびビス(フェニルスルホニル)スルフィドによる95の環化によって96も調製できる。   Referring to FIG. 16, 96 can also be prepared by cyclization of 95 with butyllithium and bis (phenylsulfonyl) sulfide.

B.四環二量体
2−ホルミル−3−ブロモ−5−デカニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン(102)。 ブチルリチウム(ヘキサン中2.5M、10.9mL、0.0273モル)を、乾燥THF(100mL)中のジイソプロピルアミン(2.76g、0.027モル)が入ったフラスコに0℃で滴下した。得られた混合物を15分間に亘り0℃に保持した。3−ブロモ−5−デカニル−ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン(101)(11.33g、0.0273モル)をTHF(60mL)中に溶解させ、この反応溶液に滴下した。この混合物を1時間に亘り0℃に保持し、その後、1−ホルミルピペリジンを添加した。得られた混合物を一晩撹拌し、次いで、THFを除去した。残留物を10%の塩化水素酸(30mL)および水(3×100mL)で洗浄した。目的の固体化合物をエチルアルコール(100mL)からの結晶化により精製した(8.80g、収率72.8%)。m.p. 65.5-67.2 ℃。
B. Tetracyclic dimer 2-formyl-3-bromo-5-decanyldithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene (102). Butyllithium (2.5 M in hexane, 10.9 mL, 0.0273 mol) was added dropwise at 0 ° C. to a flask containing diisopropylamine (2.76 g, 0.027 mol) in dry THF (100 mL). The resulting mixture was held at 0 ° C. for 15 minutes. 3-Bromo-5-decanyl-dithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene (101) (11.33 g, 0.0273 mol) was dissolved in THF (60 mL) and the reaction Dropped into the solution. The mixture was held at 0 ° C. for 1 hour, after which 1-formylpiperidine was added. The resulting mixture was stirred overnight and then the THF was removed. The residue was washed with 10% hydrochloric acid (30 mL) and water (3 × 100 mL). The desired solid compound was purified by crystallization from ethyl alcohol (100 mL) (8.80 g, yield 72.8%). mp 65.5-67.2 ° C.

2−カルボン酸エチルエステル−5−デカニルジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]チエノ[3,2−b:4,5−b’]ジチオフェン(103)。 2−ホルミル−3−ブロモ−5−デカニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン(102)(8.80g、0.02モル)をDMF(100mL)中に溶解させ、炭酸カリウム(9.66g、0.07モル)および触媒量の18−クラウン−6エーテルと混合した。この溶液に、チオグリコール酸エチル(2.52g、0.021モル)を60〜70℃で滴下した。この混合物を一晩この温度で撹拌し、反応の完了をGC/MSで確認した後、この混合物を水(500mL)中に注ぎ入れた。この水溶液から形成された固体を濾過により除去した。次いで、この固体を水(2×200mL)およびメタノール(200mL)で洗浄した。GC/MSは、465に単峰を示した。真空下での乾燥後、さらに精製せずに、目的の化合物を使用する(8.0g、収率86%)。m.p. 59.4-62.0 ℃。   2-Carboxylic acid ethyl ester-5-decanyldithieno [2,3-d: 2 ', 3'-d'] thieno [3,2-b: 4,5-b '] dithiophene (103). 2-Formyl-3-bromo-5-decanyldithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] thiophene (102) (8.80 g, 0.02 mol) was dissolved in DMF (100 mL), Mixed with potassium carbonate (9.66 g, 0.07 mol) and a catalytic amount of 18-crown-6 ether. To this solution, ethyl thioglycolate (2.52 g, 0.021 mol) was added dropwise at 60-70 ° C. The mixture was stirred overnight at this temperature and after completion of the reaction was confirmed by GC / MS, the mixture was poured into water (500 mL). The solid formed from this aqueous solution was removed by filtration. The solid was then washed with water (2 × 200 mL) and methanol (200 mL). GC / MS showed a single peak at 465. After drying under vacuum, the desired compound is used without further purification (8.0 g, 86% yield). m.p. 59.4-62.0 ° C.

2−カルボン酸−5−デカニルジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]チエノ[3,2−b:4,5−b’]ジチオフェン(104)。 2−カルボン酸エチルエステル−5−デカニルジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]チエノ[3,2−b:4,5−b’]ジチオフェン(103)(9.3g、0.02モル)をTHF(100mL)中に溶解させた。この溶液に、メタノール(20mL)および水酸化リチウム(10%溶液、7mL)を、触媒として十分な量のヨウ化テトラブチルアンモニウムと共に加えた。この混合物を一晩還流し、次いで、溶媒の約2/3を除去し、残留物を濃HCl(100mL)中に注ぎ入れた。固体を濾過により収集し、中性になるまで水で洗浄した。乾燥後、6.06gの目的の化合物を得た(収率69.3%)。m.p. 225-227 ℃。   2-Carboxylic acid-5-decanyldithieno [2,3-d: 2 ', 3'-d'] thieno [3,2-b: 4,5-b '] dithiophene (104). 2-Carboxylic acid ethyl ester-5-decanyldithieno [2,3-d: 2 ′, 3′-d ′] thieno [3,2-b: 4,5-b ′] dithiophene (103) (9.3 g, 0.02 mol) was dissolved in THF (100 mL). To this solution, methanol (20 mL) and lithium hydroxide (10% solution, 7 mL) were added along with a sufficient amount of tetrabutylammonium iodide as a catalyst. The mixture was refluxed overnight, then about 2/3 of the solvent was removed and the residue was poured into concentrated HCl (100 mL). The solid was collected by filtration and washed with water until neutral. After drying, 6.06 g of the desired compound was obtained (yield 69.3%). m.p. 225-227 ° C.

5−デカニルジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]チエノ[3,2−b:4,5−b’]ジチオフェン(105)。 2−カルボン酸−5−デカニルジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]チエノ[3,2−b:4,5−b’]ジチオフェン(104)(6.06g、0.014モル)をキノリン(80mL)中に溶解させ、次いで、粉末銅(0.62g、9.7モル)もこの混合物に加えた。この混合物を240〜260℃に加熱し、気泡が観察されなくなるまで(約1時間)、この温度を維持した。この混合物を室温まで冷却し、30%のHCl(水溶液)(300mL)中に注ぎ入れた。有機溶液をヘキサン(150mL)で抽出し、10%のHCl(水溶液)で数回洗浄して、有機層からキノリンを除去した。次いで、この有機層をMgSO4で乾燥させた。溶媒を除去した後、残留物をエタノールから再結晶化して、4.44gの目的の化合物(収率81.3%)を生成した。 m.p.: 88.3-89.6 ℃. 1HNMR (CD2Cl2): δ 7.38 (d, 1H), 7.32 (d, 1H), 6.99 (m, 1H), 2.73 (t, 2H), 1.77 (m, 2H), 1.35-1.27 (m, 14H), 0.87 (t, 3H). 13CNMR: 141.29, 140.59, 136.72, 133.51, 132.32, 132.27, 131.51, 126.29, 121.15, 121.02, 32.32, 30.00, 29.96, 29.78 (重複), 29.73, 29.11, 23.09, 14.28。 5-Decanyldithieno [2,3-d: 2 ′, 3′-d ′] thieno [3,2-b: 4,5-b ′] dithiophene (105). 2-Carboxylic acid-5-decanyldithieno [2,3-d: 2 ′, 3′-d ′] thieno [3,2-b: 4,5-b ′] dithiophene (104) (6.06 g, 0. 014 mol) was dissolved in quinoline (80 mL) and then powdered copper (0.62 g, 9.7 mol) was also added to the mixture. The mixture was heated to 240-260 ° C. and maintained at this temperature until no bubbles were observed (about 1 hour). The mixture was cooled to room temperature and poured into 30% HCl (aq) (300 mL). The organic solution was extracted with hexane (150 mL) and washed several times with 10% HCl (aq) to remove quinoline from the organic layer. The organic layer was then dried over MgSO 4 . After removal of the solvent, the residue was recrystallized from ethanol to yield 4.44 g of the desired compound (81.3% yield). mp: 88.3-89.6 ° C. 1 HNMR (CD 2 Cl 2 ): δ 7.38 (d, 1H), 7.32 (d, 1H), 6.99 (m, 1H), 2.73 (t, 2H), 1.77 (m, 2H ), 1.35-1.27 (m, 14H) , 0.87 (t, 3H) 13 CNMR:. 141.29, 140.59, 136.72, 133.51, 132.32, 132.27, 131.51, 126.29, 121.15, 121.02, 32.32, 30.00, 29.96, 29.78 ( overlapping ), 29.73, 29.11, 23.09, 14.28.

2−ブロモ−3−デカニルジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]チエノ[3,2−b:4,5−b’]ジチオフェン(106)。 乾燥DMF(50mL)中の5−デカニルジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]チエノ[3,2−b:4,5−b’]ジチオフェン(105)(5.56g、0.0113モル)に、DMF(30mL)中のNBS(2.01g、0.0113モル)を暗所において0℃で滴下した。得られた混合物を2時間に亘り撹拌し、水(500mL)中に注ぎ入れた。固体を濾過し、水で数回洗浄し、エタノール(200mL)を使用して、生成物を再結晶化して、5.06g(収率94.9%)を得た。1HNMR (CD2Cl2): δ 7.43 (d, 1H), 7.34 (d, 1H), 2.77 (t, 2H), 1.74 (m, 2H), 1.36-1.27 (m, 16H), 0.87 (t, 3H). 13CNMR: 140.87, 139.54, 135.98, 133.31, 132.11, 131.70, 130.26, 126.77, 121.23, 109.03, 32.32, 29.99, 29.92, 29.75. 29.66, 29.36, 28.50, 23.09, 14.28。 2-Bromo-3-decanyldithieno [2,3-d: 2 ′, 3′-d ′] thieno [3,2-b: 4,5-b ′] dithiophene (106). 5-Decanyldithieno [2,3-d: 2 ′, 3′-d ′] thieno [3,2-b: 4,5-b ′] dithiophene (105) (5.56 g, in dry DMF (50 mL)) 0.0113 mol) NBS (2.01 g, 0.0113 mol) in DMF (30 mL) was added dropwise at 0 ° C. in the dark. The resulting mixture was stirred for 2 hours and poured into water (500 mL). The solid was filtered, washed several times with water, and the product was recrystallized using ethanol (200 mL) to give 5.06 g (94.9% yield). 1 HNMR (CD 2 Cl 2 ): δ 7.43 (d, 1H), 7.34 (d, 1H), 2.77 (t, 2H), 1.74 (m, 2H), 1.36-1.27 (m, 16H), 0.87 (t 13C NMR: 140.87, 139.54, 135.98, 133.31, 132.11, 131.70, 130.26, 126.77, 121.23, 109.03, 32.32, 29.99, 29.92, 29.75. 29.66, 29.36, 28.50, 23.09, 14.28.

2−デク−1−イニル−3−デカニルジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]チエノ[3,2−b:4,5−b’]ジチオフェン(107)。 2−ブロモ−3−デカニルジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]チエノ[3,2−b:4,5−b’]ジチオフェン(106)(2.16g、4.6ミリモル)を、トリエチルアミン(50mL)中の1−デシン(1.27g、9.2ミリモル)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0.27g、0.23ミリモル)およびヨウ化銅(I)(0.087g、0.46ミリモル)と混合した。この混合物を5分間に亘り窒素で泡立て、次いで、16時間に亘りアルゴン雰囲気下で130℃に加熱した。トリメチルアミンを蒸発させ、ヘキサン(150mL)を加えた。この混合物を濾過して、固体塩を除去した。有機層を1Mの塩化水素酸(水溶液)(50mL)と塩水(50mL)で洗浄し、次いで、MgSO4で乾燥させた。溶媒を真空下で除去し、残留物をシリカゲルのクロマトグラフィーにより精製し、ヘキサンで溶出して、目的の化合物(2.3g、収率90.2%)を生成した。1HNMR (CD2Cl2): δ 7.41 (d, 1H), 7.33 (d, 1H), 2.84 (t, 2H), 2.23 (t, 2H), 1.73-1.27 (m, 28H), 0.89 (m, 6H)。 2-dec-1-ynyl-3-decanyldithieno [2,3-d: 2 ′, 3′-d ′] thieno [3,2-b: 4,5-b ′] dithiophene (107). 2-Bromo-3-decanyldithieno [2,3-d: 2 ′, 3′-d ′] thieno [3,2-b: 4,5-b ′] dithiophene (106) (2.16 g, 4.6 Mmol) was added to 1-decyne (1.27 g, 9.2 mmol), tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0.27 g, 0.23 mmol) and copper (I) iodide (0) in triethylamine (50 mL). 0.087 g, 0.46 mmol). The mixture was bubbled with nitrogen for 5 minutes and then heated to 130 ° C. under an argon atmosphere for 16 hours. Trimethylamine was evaporated and hexane (150 mL) was added. The mixture was filtered to remove solid salts. The organic layer was washed with 1M hydrochloric acid (aq) (50 mL) and brine (50 mL) and then dried over MgSO 4 . The solvent was removed under vacuum and the residue was purified by chromatography on silica gel, eluting with hexane to yield the desired compound (2.3 g, 90.2% yield). 1 HNMR (CD 2 Cl 2 ): δ 7.41 (d, 1H), 7.33 (d, 1H), 2.84 (t, 2H), 2.23 (t, 2H), 1.73-1.27 (m, 28H), 0.89 (m , 6H).

2,3−ジデカニルジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]チエノ[3,2−b:4,5−b’]ジチオフェン(108)。 2−デク−1−イニル−3−デカニルジチエノ[2,3−d:2’,3’−d’]チエノ[3,2−b:4,5−b’]ジチオフェン(107)(2.2g、4.15ミリモル)を酢酸エチル(30mL)中に溶解させ、この溶液に、5%のPt/C(0.5g)を加えた。この混合物を24時間に亘りH2雰囲気(90psi(約621kPa))下で撹拌し、次いで、濾過した。酢酸エチルの除去後、残留物をシリカゲルのクロマトグラフィーにより精製し、ヘキサンで溶出して、目的の化合物(2.0g、収率90.5%)を生成した。m.p. 50.9-52.5℃. 1HNMR (CD2Cl2): δ 7.41 (d, 1H), 7.33 (d, 1H), 2.83 (t, 2H), 2.50 (t, 2H), 1.73-1.26 (m, 32H), 0.87 (m, 6H). 13CNMR: 140.85,140.40,139.93, 133.38, 133.14, 132.22, 129.69, 121.17, 120.09, 98.92, 32.29, 32.25, 29.99, 29.94, 29.72, 29.63, 29.52, 29.33, 29.18, 29.06, 28.94, 23.05, 14.23。 2,3-Didecanyldithieno [2,3-d: 2 ′, 3′-d ′] thieno [3,2-b: 4,5-b ′] dithiophene (108). 2-dec-1-ynyl-3-decanyldithieno [2,3-d: 2 ′, 3′-d ′] thieno [3,2-b: 4,5-b ′] dithiophene (107) (2.2 g 4.15 mmol) was dissolved in ethyl acetate (30 mL) and to this solution was added 5% Pt / C (0.5 g). The mixture was stirred for 24 hours under H 2 atmosphere (90 psi) and then filtered. After removal of ethyl acetate, the residue was purified by silica gel chromatography eluting with hexane to yield the desired compound (2.0 g, 90.5% yield). mp 50.9-52.5 ° C. 1 HNMR (CD 2 Cl 2 ): δ 7.41 (d, 1H), 7.33 (d, 1H), 2.83 (t, 2H), 2.50 (t, 2H), 1.73-1.26 (m, 32H), 0.87 (m, 6H ) 13 CNMR:. 140.85,140.40,139.93, 133.38, 133.14, 132.22, 129.69, 121.17, 120.09, 98.92, 32.29, 32.25, 29.99, 29.94, 29.72, 29.63, 29.52, 29.33, 29.18 , 29.06, 28.94, 23.05, 14.23.

図17を参照すれば、ブチルリチウムおよび塩化銅により108をカップリングすることによって、109を調製することができる。110を生成するための109の環化は、109をブチルリチウムおよびビス(フェニルスルホニル)スルフィドと反応させることによって、行うことができる。   Referring to FIG. 17, 109 can be prepared by coupling 108 with butyl lithium and copper chloride. Cyclization of 109 to produce 110 can be accomplished by reacting 109 with butyllithium and bis (phenylsulfonyl) sulfide.

実施例9− 縮合チオフェン部分を含有するポリマーの合成
ポリ−3,6−ジヘキシル−チエノ[3,2−b]チオフェン(PDC6FT2)。 モノマーの3,6−ジヘキシル−チエノ[3,2−b]チオフェン(3.08g、0.01モル)をクロロベンゼン中に溶解させる。クロロベンゼン中のFeCl3の懸濁液を30分以内でこのモノマー溶液に加える。モノマーとFeCl3の最終濃度は、それぞれ、0.05Mおよび0.2Mである。この混合物を室温で6〜24時間に亘り撹拌する。このポリマー溶液を5%のメタノール水溶液中に注ぎ入れると、沈殿物が形成される。濾過によりポリマーを収集し、トルエン中に再度溶解させる。次いで、このトルエン溶液を濃縮アンモニア(3×60mL)で煮沸し、次いで、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)(水中0.05M)(2×50mL)で2回煮沸する。得られたトルエンをメタノール(500mL)にゆっくりと滴下して、ポリマーを沈殿させる。濾過後、ポリマーを真空オーブン(70〜80℃)内において一晩乾燥させて、35%の収率で生成物PDC6FT2を生成する。この方法を使用して、ポリ−3,6−ジデカニル−チエノ[3,2−b]チオフェン(PDC10FT2)も90%の収率で生成できる。
Example 9-Synthesis of polymer containing fused thiophene moiety Poly-3,6-dihexyl-thieno [3,2-b] thiophene (PDC6FT2). The monomer 3,6-dihexyl-thieno [3,2-b] thiophene (3.08 g, 0.01 mol) is dissolved in chlorobenzene. A suspension of FeCl 3 in chlorobenzene is added to the monomer solution within 30 minutes. The final concentrations of monomer and FeCl 3 are 0.05M and 0.2M, respectively. The mixture is stirred at room temperature for 6-24 hours. When this polymer solution is poured into a 5% aqueous methanol solution, a precipitate is formed. The polymer is collected by filtration and redissolved in toluene. The toluene solution is then boiled with concentrated ammonia (3 × 60 mL) and then boiled twice with ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) (0.05 M in water) (2 × 50 mL). The resulting toluene is slowly added dropwise to methanol (500 mL) to precipitate the polymer. After filtration, the polymer is dried overnight in a vacuum oven (70-80 ° C.) to produce the product PDC6FT2 in 35% yield. Using this method, poly-3,6-didecanyl-thieno [3,2-b] thiophene (PDC10FT2) can also be produced in 90% yield.

ポリマーPDC10FT4(収率80%)およびPDC10FTS3(収率43%)を生成するためにも、上述した方法を使用してよい。
The methods described above may also be used to produce the polymers PDC10FT4 (80% yield) and PDC10FTS3 (43% yield).

実施例10− ビチオフェンおよび縮合チオフェンコポリマーの合成
2,3−ジブロモ−3,5−ジデカニルジチエノ[3,2−b;2’,3’−d]チオフェン(1.0g、1.57ミリモル)、2,5’−ジスタンニルトリメチル−ビチオフェン(0.772g、1.57ミリモル)およびテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.095g、0.082ミリモル)をアルゴン雰囲気下でクロロベンゼン(30mL)中に溶解させる。得られた混合物を14時間に亘りアルゴン雰囲気下で150℃に加熱し、その後、メタノール(400mL)中に沈殿させる。収集した固体ポリマーをアセトン(100mL)で洗浄し、ソックスレー抽出器内でアセトンを使用して洗浄する。次いで、固体ポリマーをクロロベンゼン(100mL)中に溶解させ、ガラスフィルタに通して濾過する。クロロベンゼンのほとんどを蒸発させた後、下記に示されるポリマーをメタノール(300mL)から再び沈殿させる。赤色のポリマー粉末を真空下で乾燥させて、0.9グラム(収率90.1%)を生成する。
Example 10-Synthesis of bithiophene and fused thiophene copolymer 2,3-Dibromo-3,5-didecanyldithieno [3,2-b; 2 ', 3'-d] thiophene (1.0 g, 1.57 mmol) ), 2,5′-distannyltrimethyl-bithiophene (0.772 g, 1.57 mmol) and tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (0.095 g, 0.082 mmol) in chlorobenzene under an argon atmosphere. Dissolve in (30 mL). The resulting mixture is heated to 150 ° C. under an argon atmosphere for 14 hours and then precipitated into methanol (400 mL). The collected solid polymer is washed with acetone (100 mL) and washed with acetone in a Soxhlet extractor. The solid polymer is then dissolved in chlorobenzene (100 mL) and filtered through a glass filter. After evaporating most of the chlorobenzene, the polymer shown below is precipitated again from methanol (300 mL). The red polymer powder is dried under vacuum to produce 0.9 grams (90.1% yield).

2,7−ジブロモ−3,6−ジデカニルペンタチエノアセン(0.89g、1.19ミリモル)、2,5’−ジスタンニルトリメチル−ビチオフェン(0.59g、1.57ミリモル)およびテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.072g、0.062ミリモル)を上述したように反応させる。このポリマーは、ソックスレー抽出器内でヘキサンにより洗浄される。下記に示される最終ポリマーを真空下で乾燥させて、0.8グラム(収率89%)を生成する。
2,7-dibromo-3,6-didecanylpentathienoacene (0.89 g, 1.19 mmol), 2,5′-distannyltrimethyl-bithiophene (0.59 g, 1.57 mmol) and tetrakis (Triphenylphosphine) palladium (0) (0.072 g, 0.062 mmol) is reacted as described above. The polymer is washed with hexane in a Soxhlet extractor. The final polymer shown below is dried under vacuum to produce 0.8 grams (89% yield).

2,8−ジブロモ−3,7−ジデカニルチエノ[3,2−b]チエノ[2’,3’:4,5]チエノ[2,3−d]チオフェン(1.0g、1.45ミリモル)、1,4−ジトリメチルスタンニルベンゼン(0.59g、1.45ミリモル)およびテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.084g、0.073ミリモル)を上述したように反応させる。下記に示されるこのポリマーを真空下で乾燥させて、0.82グラム(収率93.2%)を生成する。
2,8-dibromo-3,7-didecanylthieno [3,2-b] thieno [2 ′, 3 ′: 4,5] thieno [2,3-d] thiophene (1.0 g, 1.45 mmol), 1,4-ditrimethylstannylbenzene (0.59 g, 1.45 mmol) and tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (0.084 g, 0.073 mmol) are reacted as described above. The polymer, shown below, is dried under vacuum to produce 0.82 grams (93.2% yield).

実施例11− 縮合チオフェン−ジケトピロロピロール部分およびポリマーの合成
ジケトピロロピロール(「DPP」)部分をさらに含むポリマーに縮合チオフェン部分を含ませることには、いくつかの利点がある:1)縮合チオフェン部分にβ−水素がないために、DPP共役コポリマー構造がより安定になるであろう;2)縮合チオフェン部分に大きいアルキル系のR基を配置する可能性により、コポリマーの溶解度を改善することができる;3)縮合チオフェン系は大きい共役単位からなり、これにより、DPP系の電子的性質および光学的性質が改善されるであろう。
Example 11-Synthesis of a fused thiophene-diketopyrrolopyrrole moiety and polymer There are several advantages to including a fused thiophene moiety in a polymer further comprising a diketopyrrolopyrrole ("DPP") moiety: 1) The absence of β-hydrogen in the fused thiophene moiety will make the DPP conjugated copolymer structure more stable; 2) Improve copolymer solubility by the possibility of placing large alkyl-based R groups in the fused thiophene moiety 3) The condensed thiophene system consists of large conjugated units, which will improve the electronic and optical properties of the DPP system.

縮合チオフェンの合成− 2,6−ジブロモ−3,7−ジヘプタデシルチエノ[3,2−b]チエノ[2’,3’:4,5]チエノ[2,3−d]チオフェンは、ここに記載されたように合成することができる。ヘキサン(500mL)中の2,6−ジ(トリメチルスタンニル)−3,7−ジヘプタデシルチエノ[3,2−b]チエノ[2’,3’:4,5]チエノ[2,3−d]チオフェン(16.0g、18.0ミリモル)の混合物を0℃に冷却し、n−ブチルリチウム(36mL、72ミリモル)(ヘキサン中2M)を、撹拌しながら滴下した。完全に添加した後、混合物を室温まで暖め、次いで、4時間に亘り還流により加熱した。得られた溶液を0℃に冷却し、次いで、塩化トリメチルスズ(90mL、90ミリモル)(THF中1M)を滴下した。完全に添加した後、その混合物を室温まで暖め、さらに2時間に亘り撹拌した。激しく撹拌しながら、氷水(100g)を加えて、反応を停止させた。ヘキサンとTHFを減圧下で除去し、残留物を水(500mL)中に懸濁させ、1時間に亘り撹拌した。懸濁液を濾過し、固体をメタノール(500mL)中に再び懸濁させ、さらに1時間に亘り撹拌した。懸濁液を濾過し、固体をエタノール(500mL)中に再び懸濁させ、最後に1時間に亘り撹拌した。懸濁液を濾過し、生成物を、酢酸エチル(25%)およびアセトン(75%)の混合物(300mL)から再結晶化させて、白色固体として、図20に示されるように、生成物の2,6−ジ(トリメチルスタンニル)−3,7−ジヘプタデシルチエノ[3,2−b]チエノ[2’,3’:4,5]チエノ[2,3−d]チオフェンであるチオフェン(「P2TDC17FT4」)を生成した(17.6g、収率93%)。m.p. 78 - 79 ℃; δH (CD2Cl2, 300 MHz) 0.44 (18H, s), 0.88 (6H, t, J=7.5), 1.18 - 1.47 (56H, m), 1.67 - 1.80 (4H, m), 2.75 (4H, t, J=7.5); δC (CD2Cl2, 75 MHz) -7.67 (6C), 14.28 (2C), 23.11 (2C), 29.77 (2C), 29.88 (2C), 29.94 (2C), 30.10 (20C), 30.51 (2C), 32.35 (2C), 132.60 (2C), 134.78 (2C), 137.01 (2C), 142.98 (2C), 143.22 (2C); m/z (APCI+) 1054.04 [M+H]+; Anal. Calc. for C50H88S4Sn2について計算した元素分析: C, 56.93; H, 8.41. 実測値: C, 57.18; H, 8.17。 Synthesis of fused thiophene-2,6-dibromo-3,7-diheptadecylthieno [3,2-b] thieno [2 ', 3': 4,5] thieno [2,3-d] thiophene Can be synthesized as described in. 2,6-di (trimethylstannyl) -3,7-diheptadecylthieno [3,2-b] thieno [2 ′, 3 ′: 4,5] thieno [2,3-] in hexane (500 mL) d] A mixture of thiophene (16.0 g, 18.0 mmol) was cooled to 0 ° C. and n-butyllithium (36 mL, 72 mmol) (2M in hexane) was added dropwise with stirring. After complete addition, the mixture was allowed to warm to room temperature and then heated at reflux for 4 hours. The resulting solution was cooled to 0 ° C. and then trimethyltin chloride (90 mL, 90 mmol) (1 M in THF) was added dropwise. After complete addition, the mixture was allowed to warm to room temperature and stirred for an additional 2 hours. While stirring vigorously, ice water (100 g) was added to stop the reaction. Hexane and THF were removed under reduced pressure and the residue was suspended in water (500 mL) and stirred for 1 hour. The suspension was filtered and the solid was resuspended in methanol (500 mL) and stirred for an additional hour. The suspension was filtered and the solid was resuspended in ethanol (500 mL) and finally stirred for 1 hour. The suspension was filtered and the product was recrystallized from a mixture of ethyl acetate (25%) and acetone (75%) (300 mL) as a white solid, as shown in FIG. Thiophene which is 2,6-di (trimethylstannyl) -3,7-diheptadecylthieno [3,2-b] thieno [2 ′, 3 ′: 4,5] thieno [2,3-d] thiophene ("P2TDC17FT4") was produced (17.6 g, 93% yield). mp 78-79 ° C; δ H (CD 2 Cl 2 , 300 MHz) 0.44 (18H, s), 0.88 (6H, t, J = 7.5), 1.18-1.47 (56H, m), 1.67-1.80 (4H, m), 2.75 (4H, t, J = 7.5); δ C (CD 2 Cl 2 , 75 MHz) -7.67 (6C), 14.28 (2C), 23.11 (2C), 29.77 (2C), 29.88 (2C) , 29.94 (2C), 30.10 (20C), 30.51 (2C), 32.35 (2C), 132.60 (2C), 134.78 (2C), 137.01 (2C), 142.98 (2C), 143.22 (2C); m / z ( APCI + ) 1054.04 [M + H] + ; Anal. Calc. For C 50 H 88 S 4 Sn 2 calculated elemental analysis: C, 56.93; H, 8.41. Found: C, 57.18; H, 8.17.

ジピロロピロール部分の合成− ジピロロピロール部分の形成は、ここに引用される、Tieke et al., Beilstein, J. ORG. CHEM. 830 (2010)に示された反応スキームにより行うことができ、図21に説明されている。ブロモチエニル−DPPの合成は、文献の手法に基づく。例えば、両方とも全て引用される、Tamayo et al., 112 J. PHYS. CHEM. 15543-52 (2008)およびHuo et al., 42 MACROMOLECULES 6564-71 (2009)を参照のこと。   Synthesis of the dipyrropyrrole moiety-The formation of the dipyrropyrrole moiety can be carried out by the reaction scheme shown in Tieke et al., Beilstein, J. ORG. CHEM. 830 (2010), cited herein, This is illustrated in FIG. The synthesis of bromothienyl-DPP is based on literature techniques. See, for example, Tamayo et al., 112 J. PHYS. CHEM. 15543-52 (2008) and Huo et al., 42 MACROMOLECULES 6564-71 (2009), both all cited.

図21は、具体的なブロモチエニル−DPPの合成を示している。チオフェン−カルボニトリルおよびコハク酸ジイソプロピルを結合させて、チオフェン置換DPPを形成する。この反応はtert−アミルアルコール中で行われ、収率は82%である。このベースとなるチエニルDPPは、直鎖アルキル臭化物を使用してN−アルキル化され)、その後、チオフェン基のα臭素化を行って、スティル・カップリングのコモノマーに適するようになる。最終的な材料(ブロモチエニル−DC17DPP)は、クロロホルムからの再結晶化により精製される。ブロモチエニル−DC16DPPを使用する場合、収率は3工程で約65%になる。   FIG. 21 shows a specific bromothienyl-DPP synthesis. Thiophene-carbonitrile and diisopropyl succinate are combined to form a thiophene-substituted DPP. This reaction is carried out in tert-amyl alcohol and the yield is 82%. This base thienyl DPP is N-alkylated using linear alkyl bromide) followed by alpha bromination of the thiophene group to make it suitable as a Still Coupling comonomer. The final material (bromothienyl-DC17DPP) is purified by recrystallization from chloroform. When bromothienyl-DC16DPP is used, the yield is about 65% in 3 steps.

具体的な例示の実施の形態において、機械式撹拌機、温度計および還流冷却器を備えた、窒素保護され、オーブン乾燥された三ツ口丸底フラスコに、カリウムtert−ブトキシド(67.4g、0.60モル)およびtert−アミルアルコール(400mL)を加えた。この混合物を1.5時間に亘り105℃に加熱し、この混合物に2−チオフェンニトリル(55.2g、0.50モル)を加え、105℃で30分間に亘り撹拌を継続した。tert−アミルアルコール(60mL)中のコハク酸ジイソプロピル(40.4g、0.20モル)の混合物を、激しく撹拌しながら、3時間の期間に亘り滴下した。次いで、この混合物をさらに2時間に亘り105℃で撹拌し、次いで、50℃に冷却し、その時点で、メタノール(300mL)と水(80mL)の混合物を加えた。この反応混合物を45分間に亘り還流により加熱し、その後、室温に冷却した。この混合物を500gの氷上に注ぎ、次いで、濃塩化水素酸(35%水溶液)(150mL)とメタノール(750mL)を加え、この混合物を45分間に亘り撹拌した。混合物を濾過し、固体をメタノール(200mL)で洗浄した。次いで、この固体を水(1L)中に懸濁させ、30分間に亘り撹拌し、その後、再び濾過した。この水中の懸濁、撹拌および濾過を、さらに3回繰り返した。最後の濾過後、固体を16時間に亘り80℃でオーブン乾燥させ、次いで、真空下で乾燥させて、赤色固体としての生成物、3,6−ビス(チオフェン−2−イル)−2H,5H−ピロロ[3,4−c]ピロール−1,4−ジオン(49.7g、収率82%)を生成した。この化合物は、さらに精製せずに使用する。m.p. >400 ℃. δH (d6-DMSO, 300 MHz) 7.30 (2H, dd, J1=6.0, J2=3.0), 7.95 (2H, d, J=6.0), 8.22 (2H, d, J=3.0), 11.21 (2H, s); δC (d6-DMSO, 75 MHz) 108.53 (2C), 128.65 (2C), 130.76 (2C), 131.23 (2C), 132.58 (2C), 136.11 (2C), 161.58 (2C); m/z (APCI+) 301.20 [M+H]+In a specific exemplary embodiment, a nitrogen-protected, oven-dried, three-necked round bottom flask equipped with a mechanical stirrer, thermometer and reflux condenser was charged with potassium tert-butoxide (67.4 g,. 60 mol) and tert-amyl alcohol (400 mL) were added. The mixture was heated to 105 ° C. for 1.5 hours, 2-thiophenenitrile (55.2 g, 0.50 mol) was added to the mixture and stirring was continued at 105 ° C. for 30 minutes. A mixture of diisopropyl succinate (40.4 g, 0.20 mol) in tert-amyl alcohol (60 mL) was added dropwise over a period of 3 hours with vigorous stirring. The mixture was then stirred at 105 ° C. for an additional 2 hours and then cooled to 50 ° C. at which point a mixture of methanol (300 mL) and water (80 mL) was added. The reaction mixture was heated at reflux for 45 minutes and then cooled to room temperature. The mixture was poured onto 500 g of ice, then concentrated hydrochloric acid (35% aqueous solution) (150 mL) and methanol (750 mL) were added and the mixture was stirred for 45 minutes. The mixture was filtered and the solid was washed with methanol (200 mL). The solid was then suspended in water (1 L) and stirred for 30 minutes before being filtered again. This suspension in water, stirring and filtration was repeated three more times. After the last filtration, the solid was oven dried at 80 ° C. for 16 hours and then dried under vacuum to give the product as a red solid, 3,6-bis (thiophen-2-yl) -2H, 5H -Pyrrolo [3,4-c] pyrrole-1,4-dione (49.7 g, 82% yield) was produced. This compound is used without further purification. mp> 400 ° C. δ H (d 6 -DMSO, 300 MHz) 7.30 (2H, dd, J 1 = 6.0, J 2 = 3.0), 7.95 (2H, d, J = 6.0), 8.22 (2H, d, J = 3.0), 11.21 (2H, s); δ C (d 6 -DMSO, 75 MHz) 108.53 (2C), 128.65 (2C), 130.76 (2C), 131.23 (2C), 132.58 (2C), 136.11 ( 2C), 161.58 (2C); m / z (APCI + ) 301.20 [M + H] + .

次に、3,6−ビス(チオフェン−2−イル)−2H,5H−ピロロ[3,4−c]ピロール−1,4−ジオン(19.5g、64.9ミリモル)および無水炭酸カリウム(36.8g、266ミリモル)を1時間に亘り130℃で窒素雰囲気下において無水N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)(300mL)中で撹拌した。次いで、1−ブロモヘキサデカン(59.5g、195ミリモル)を滴下し、この反応混合物をさらに20時間に亘り130℃で撹拌した。この反応混合物を室温まで冷まし、次いで、氷水(1L)中に注ぎ入れ、得られた懸濁液を1時間に亘り撹拌した。この混合物を濾過し、固体を水(200mL)中に再び懸濁させ、30分間に亘り激しく撹拌し、その後、再び濾過した。この水中の懸濁、撹拌および濾過をさらに2回繰り返し、次いで、水をメタノール(200mL)と交換して、このプロセスを3回繰り返した。最後の濾過後、固体を真空下で乾燥させて、暗赤色の固体として、生成物の2,5−ジヘキサデシル−3,6−ビス(チオフェン−2−イル)ピロロ[3,4−c]ピロール−1,4−ジオン(43.0g、88%)を生成した。m.p. 124 - 125 °C; δH (CD2Cl2, 300 MHz) 0.80 (6H, t, J=6.0Hz), 1.03 - 1.38 (52H, m), 1.56 - 1.72 (4H, m), 3.96 (4H, t, J=9.0) 7.22 (2H, dd, J1=6.0, J2=3.0), 7.60 (2H, d, J=6.0), 8.81 (2H, d, J=3.0); δC (CD2Cl2, 75 MHz) 14.69 (2C), 23.18 (2C), 27.31 (2C), 29.71 (2C), 29.82 (2C), 30.00 (4C), 30.16 (12C), 30.37 (2C), 32.37 (2C), 42.68 (2C), 120.75 (2C), 129.09 (2C), 130.11 (2C), 131.49 (2C), 135.66 (2C), 140.42 (2C), 161.65 (2C); m/z (APCI+) 749.73 [M+H]+; C46H72N2O2S2について計算した元素分析: C, 73.74; H, 9.69; N, 3.74. 実測値: C, 73.75; H, 9.80; N, 3.72。 Next, 3,6-bis (thiophen-2-yl) -2H, 5H-pyrrolo [3,4-c] pyrrole-1,4-dione (19.5 g, 64.9 mmol) and anhydrous potassium carbonate ( 36.8 g, 266 mmol) was stirred in anhydrous N, N-dimethylformamide (DMF) (300 mL) at 130 ° C. under a nitrogen atmosphere for 1 hour. 1-Bromohexadecane (59.5 g, 195 mmol) was then added dropwise and the reaction mixture was stirred at 130 ° C. for an additional 20 hours. The reaction mixture was allowed to cool to room temperature and then poured into ice water (1 L) and the resulting suspension was stirred for 1 hour. The mixture was filtered and the solid was resuspended in water (200 mL) and stirred vigorously for 30 minutes before being filtered again. This suspension in water, stirring and filtration was repeated two more times, then the process was repeated three times, replacing the water with methanol (200 mL). After the last filtration, the solid was dried under vacuum to give the product 2,5-dihexadecyl-3,6-bis (thiophen-2-yl) pyrrolo [3,4-c] pyrrole as a dark red solid -1,4-dione (43.0 g, 88%) was produced. mp 124-125 ° C; δ H (CD 2 Cl 2 , 300 MHz) 0.80 (6H, t, J = 6.0Hz), 1.03-1.38 (52H, m), 1.56-1.72 (4H, m), 3.96 ( 4H, t, J = 9.0) 7.22 (2H, dd, J 1 = 6.0, J 2 = 3.0), 7.60 (2H, d, J = 6.0), 8.81 (2H, d, J = 3.0); δ C ( (CD 2 Cl 2 , 75 MHz) 14.69 (2C), 23.18 (2C), 27.31 (2C), 29.71 (2C), 29.82 (2C), 30.00 (4C), 30.16 (12C), 30.37 (2C), 32.37 ( 2C), 42.68 (2C), 120.75 (2C), 129.09 (2C), 130.11 (2C), 131.49 (2C), 135.66 (2C), 140.42 (2C), 161.65 (2C); m / z (APCI + ) 749.73 [M + H] + ; Elemental analysis calculated for C 46 H 72 N 2 O 2 S 2 : C, 73.74; H, 9.69; N, 3.74. Found: C, 73.75; H, 9.80; N, 3.72 .

次に、遮光のためにアルミホイルが巻かれた1Lのフラスコ内で60℃に予熱されたクロロホルム(200mL)中の2,5−ジヘプタデシル−3,6−ビス(チオフェン−2−イル)ピロロ[3,4−c]ピロール−1,4−ジオン(13.0g)の溶液に、N−ブロモスクシンイミド(6.33g、35.6ミリモル)を加えた。この反応は、TLCによりモニタし、一臭素化種がもはや観察されなくなったらすぐに(約30分後)、メタノール(600mL)中に注ぎ入れ、氷浴内で撹拌することによって、停止させた。混合物を濾過し、固体をメタノール(2×200mL)で洗浄し、次いで、真空下で乾燥させた。粗製生成物をクロロホルム(200mL)から再結晶化させて、暗赤色の固体として、生成物の3,6−ビス(5−ブロモチオフェン−2−イル)−2,5−ジヘプタデシルピロロ[3,4−c]ピロール−1,4−ジオン(14.2g、90%)を生成した。m.p. 166 - 167 °C; δH (CDCl2CDCl2, 300 MHz) 0.80 (6H, t, J = 6.0), 1.10 - 1.36 (52H, m), 1.56 - 1.72 (4H, m), 3.87 (4H, t, J = 9.0), 7.17 (2H, d, J = 6.0), 8.53 (2H, d, J = 6.0); m/z (APCI+) 907.33 [M+H]+; C46H70Br2N2O2S2について計算した元素分析: C, 60.91; H, 7.78; N, 3.09. 実測値: C, 60.63; H, 7.68; N, 3.04。 Next, 2,5-diheptadecyl-3,6-bis (thiophen-2-yl) pyrrolo in chloroform (200 mL) preheated to 60 ° C. in a 1 L flask wrapped with aluminum foil for light shielding. To a solution of 3,4-c] pyrrole-1,4-dione (13.0 g) was added N-bromosuccinimide (6.33 g, 35.6 mmol). The reaction was monitored by TLC and stopped as soon as monobrominated species were no longer observed (after about 30 minutes) by pouring into methanol (600 mL) and stirring in an ice bath. The mixture was filtered and the solid was washed with methanol (2 × 200 mL) and then dried under vacuum. The crude product was recrystallized from chloroform (200 mL) to give the product 3,6-bis (5-bromothiophen-2-yl) -2,5-diheptadecylpyrrolo [3 as a dark red solid. , 4-c] pyrrole-1,4-dione (14.2 g, 90%). mp 166-167 ° C; δ H (CDCl 2 CDCl 2 , 300 MHz) 0.80 (6H, t, J = 6.0), 1.10-1.36 (52H, m), 1.56-1.72 (4H, m), 3.87 (4H , t, J = 9.0), 7.17 (2H, d, J = 6.0), 8.53 (2H, d, J = 6.0); m / z (APCI + ) 907.33 [M + H] + ; C 46 H 70 Br Elemental analysis calculated for 2 N 2 O 2 S 2 : C, 60.91; H, 7.78; N, 3.09. Found: C, 60.63; H, 7.68; N, 3.04.

DPP−FTの合成− 縮合チオフェン部分およびジケトピロロピロール部分は、スティル・カップリング反応などのどのような標準的なカップリング反応によって結合させてもよい。ここに全てを引用する、He et al. 21 ADV. MATER. 2007-2022 (2009)を参照のこと。図22に示されるように、触媒の二塩化ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)の存在下で、3,6−ビス(5−ブロモチオフェン−2−イル)−2,5−ジヘプタデシルピロロ[3,4−c]ピロール−1,4(2H,5H)−ジオンを、N,N−ジメチルホルムアミド中の2,6−ビス(トリメチルスタンニル)−3,7−ジヘプタデシルチエノ[3,2−b]チエノ[2’,3’:4,5]チエノ[2,3−d]チオフェンと混合して、ポリ[(3,7−ジヘプタデシルチエノ[3,2−b]チエノ[2’,3’:4,5]チエノ[2,3−d]チオフェン−2,6−ジイル)[2,5−ジヘプタデシル−3,6−ジ(チオフェン−2−イル)ピロロ[3,4−c]ピロール−1,4(2H,5H)−ジオン]−5,5’−ジイル](「PTDC17DPPTDC17FT4」)を形成する。この反応は窒素雰囲気下で行ってもよい。図22に示された反応では、良好な信頼性を示すために、パラジウム(II)触媒が使用されるが、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)などのパラジウム(O=0)系触媒も使用してよい。   Synthesis of DPP-FT—The fused thiophene moiety and the diketopyrrolopyrrole moiety may be coupled by any standard coupling reaction, such as a Still coupling reaction. See He et al. 21 ADV. MATER. 2007-2022 (2009), all cited here. As shown in FIG. 22, 3,6-bis (5-bromothiophen-2-yl) -2,5-diheptadecyl in the presence of the catalyst bis (triphenylphosphine) palladium (II) dichloride. Pyrrolo [3,4-c] pyrrole-1,4 (2H, 5H) -dione is converted to 2,6-bis (trimethylstannyl) -3,7-diheptadecyl thieno [N, N-dimethylformamide]. 3,2-b] thieno [2 ′, 3 ′: 4,5] thieno [2,3-d] thiophene and mixed with poly [(3,7-diheptadecylthieno [3,2-b]. Thieno [2 ′, 3 ′: 4,5] thieno [2,3-d] thiophen-2,6-diyl) [2,5-diheptadecyl-3,6-di (thiophen-2-yl) pyrrolo [3 , 4-c] pyrrole-1,4 (2H, 5H) -dione] -5,5 ′ To form a diyl] ( "PTDC17DPPTDC17FT4"). This reaction may be performed in a nitrogen atmosphere. In the reaction shown in FIG. 22, a palladium (II) catalyst is used to show good reliability, but a palladium (O = 0) catalyst such as tetrakistriphenylphosphine palladium (0) is also used. It's okay.

別の例として、磁気撹拌子を備えた35mLのマイクロ波反応容器に、2,6−ジ(トリメチルスタンニル)−3,7−ジヘプタデシルチエノ[3,2−b]チエノ[2’,3’:4,5]チエノ[2,3−d]チオフェン(1g)、3,6−ビス(5−ブロモチオフェン−2−イル)−2,5−ジヘプタデシルピロロ[3,4−c]ピロール−1,4−ジオン(0.860g、0.948ミリモル)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(17.3mg、18.9μモル)およびo−トリルホスフィン(23.0mg、75.6μモル)を加えた。この反応容器と蓋を窒素グローブボックスに入れ、ここで、トルエン(20mL)を加え、容器に蓋を固定した。次いで、この容器をグローブボックスから取り出し、反応を2時間に亘り160℃でマイクロ波にかけた。この混合物を50℃に冷却してからマイクロ波反応装置から取り出し、次いで、メタノールとアセチルアセトンの撹拌混合物(200mL+200mL)中に注ぎ入れた。塩化水素酸(2mL、35%水溶液)を加え、混合物を16時間に亘り撹拌した。混合物を濾過し、ポリマーを、ガラスフリットソックスレー円筒濾紙を備えたガラス管に入れた。そのポリマーを、24時間に亘りアセトン(250mL)で、次いで、24時間に亘りヘキサン(250mL)で、ソックスレー装置内で濾過した。次いで、ポリマーを、ソックスレー装置内でクロロホルム(250mL)中で濾過した。このクロロホルム溶液を、激しく撹拌しながらメタノール(400mL)中に注ぎ入れ、その後、20分間に亘り穏やかに撹拌した。次いで、ポリマーを混合物から濾過し、真空下で乾燥させて、紫色の固体として、生成物のポリ[(3,7−ジヘプタデシルチエノ[3,2−b]チエノ[2’,3’:4,5]チエノ[2,3−d]チオフェン−2,6−ジイル)[2,5−ジヘプタデシル−3,6−ジ(チオフェン−2−イル)ピロロ[3,4−c]ピロール−1,4−ジオン]−5,5’−ジイル](1.36g、97%)を生成した。繰り返し単位C90H140N2O2S6について計算した元素分析: C, 73.31; H, 9.57; N, 1.90. 実測値: C, 73.16; H, 9.72; N, 1.95。 As another example, a 35 mL microwave reaction vessel equipped with a magnetic stir bar was charged with 2,6-di (trimethylstannyl) -3,7-diheptadecylthieno [3,2-b] thieno [2 ′, 3 ′: 4,5] thieno [2,3-d] thiophene (1 g), 3,6-bis (5-bromothiophen-2-yl) -2,5-diheptadecylpyrrolo [3,4-c Pyrrole-1,4-dione (0.860 g, 0.948 mmol), tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) (17.3 mg, 18.9 μmol) and o-tolylphosphine (23.0 mg, 75.6 μmol) was added. The reaction vessel and lid were placed in a nitrogen glove box, where toluene (20 mL) was added, and the lid was fixed to the vessel. The vessel was then removed from the glove box and the reaction was microwaved at 160 ° C. for 2 hours. The mixture was cooled to 50 ° C., removed from the microwave reactor, and then poured into a stirred mixture of methanol and acetylacetone (200 mL + 200 mL). Hydrochloric acid (2 mL, 35% aqueous solution) was added and the mixture was stirred for 16 hours. The mixture was filtered and the polymer was placed in a glass tube equipped with a glass frit soxhlet cylindrical filter paper. The polymer was filtered in a Soxhlet apparatus with acetone (250 mL) for 24 hours and then with hexane (250 mL) for 24 hours. The polymer was then filtered in chloroform (250 mL) in a Soxhlet apparatus. The chloroform solution was poured into methanol (400 mL) with vigorous stirring and then gently stirred for 20 minutes. The polymer is then filtered from the mixture and dried under vacuum to give the product poly [(3,7-diheptadecylthieno [3,2-b] thieno [2 ′, 3 ′] as a purple solid: 4,5] thieno [2,3-d] thiophen-2,6-diyl) [2,5-diheptadecyl-3,6-di (thiophen-2-yl) pyrrolo [3,4-c] pyrrole-1 , 4-dione] -5,5′-diyl] (1.36 g, 97%). Elemental analysis calculated for the repeating unit C 90 H 140 N 2 O 2 S 6 : C, 73.31; H, 9.57; N, 1.90. Found: C, 73.16; H, 9.72; N, 1.95.

P2TDC17FT4などの縮合チオフェン系ポリマーは、電荷輸送のための上方移動度(upper mobility)(正孔)を有する。この理論的(および実際上の)制限は、ポリマーの構造を変え、ビチオフェン部分を、移動度向上官能化DPP部分と交換することによって、上昇するであろう。PTDC16DPPTDC17FT4のポリマー特性は、標準的な試験方法を使用して決定される。その材料についてのTGA測定は、400℃まで熱安定性であることを示している(図23)。このTGAは、DPP部分のFT部分との組合せは、予期せぬことに、DPP単独と比べて極めて安定なコポリマーを提供することを示している。   Condensed thiophene-based polymers such as P2TDC17FT4 have upper mobility (holes) for charge transport. This theoretical (and practical) limitation will be raised by changing the structure of the polymer and replacing the bithiophene moiety with a mobility-enhancing functionalized DPP moiety. The polymer properties of PTDC16DPPTDC17FT4 are determined using standard test methods. TGA measurements on the material indicate that it is thermally stable up to 400 ° C. (FIG. 23). This TGA shows that the combination of the DPP portion with the FT portion unexpectedly provides a very stable copolymer compared to DPP alone.

新たなPTDC16DPPTDC17FT4ポリマーの色は、ほとんど黒に近い、非常に濃い緑色であり、太陽光スペクトルの可視領域に亘る広い吸収を示す。クロロホルム溶液とクロロホルムから回転塗布された薄膜固体状態の両方のUV−可視分光法は、おおよそ550nmから950nmまでの広い吸収と、おおよそ300nmから500nmまでのそれほど強くない吸収とを示している(図24)。これは、可視領域の非常に広い帯域を網羅し、ポリマーに、ほとんど黒に近い濃い緑色の外観を与える。この材料の利点の1つは、そのような広い太陽光吸収が望ましい、光起電装置における使用である。その上、IR中へのそのような広がりは、極めて望ましく、同じ分子における300nmでの低い吸収と組み合わせたときに、特異な性質である。これにより、このポリマーが、有機光起電装置における光吸収体としてより有用になる。何故ならば、光捕獲効率が、光起電システムの光効率の主因であるからである。この強力な光相互作用により、この材料が、他の光学用途および/または光電子工学用途にとっての適切な候補となる。さらに、300nmの熱酸化物誘電体層および金ソース電極とドレイン電極と共に、ゲート接地としてシリコンウェハー基板上に作製されたボトムゲート型の上部接触デバイスを使用すると、構造PTDC16DPPTDC17FT4の化合物は、2cm2/V・s超の正孔移動度、106超のオン/オフ比、および2V未満の閾値電圧を示す。 The color of the new PTDC16DPPTDC17FT4 polymer is a very dark green, almost black, showing a broad absorption over the visible region of the solar spectrum. UV-visible spectroscopy of both a chloroform solution and a thin film solid state spin-coated from chloroform shows a broad absorption from approximately 550 nm to 950 nm and a less intense absorption from approximately 300 nm to 500 nm (FIG. 24). ). This covers a very wide band in the visible region and gives the polymer a dark green appearance almost close to black. One advantage of this material is its use in photovoltaic devices where such broad solar absorption is desirable. Moreover, such spreading into the IR is highly desirable and is a unique property when combined with low absorption at 300 nm in the same molecule. This makes this polymer more useful as a light absorber in organic photovoltaic devices. This is because light capture efficiency is a major factor in the light efficiency of photovoltaic systems. This strong optical interaction makes this material a good candidate for other optical and / or optoelectronic applications. Furthermore, using a bottom gate top contact device fabricated on a silicon wafer substrate as the gate ground with a 300 nm thermal oxide dielectric layer and gold source and drain electrodes, the compound of structure PTDC16DPPTDC17FT4 is 2 cm 2 / It shows a hole mobility of more than V · s, an on / off ratio of more than 10 6 , and a threshold voltage of less than 2V.

実施例12− アリールと結合した縮合チオフェン構造
ポリ[(3,7−ジヘプタデシルチエノ[3,2−b]チエノ[2’,3’:4,5]チエノ[2,3−d]チオフェン−2,6−ジイル)(2,1,3−ベンゾチアジアゾール−4,7−ジイル)](「P2BTDC17FT4」)(図25)− 2,6−ジブロモ−3,7−ジヘプタデシルチエノ[3,2−b]チエノ[2’,3’:4,5]チエノ[2,3−d]チオフェン(1.00g、0.94ミリモル)および4,7−ジブロモベンゾ[c]−1,2,5−チアジアゾール(0.28g、0.94ミリモル)を、撹拌子を備えた三口フラスコに移した。数分間に亘りこのフラスコに窒素を通して泡立てた。フラスコを密封した後、これをグローブボックス内に入れた。このフラスコに、0.055gのPd(PPh34および30mLの無水クロロベンゼンを加えた。このフラスコを16時間に亘り窒素雰囲気下で約130℃で加熱し、その後、メタノール(200mL)および濃塩化水素酸(5mL)溶液中に注ぎ入れた。この混合物を室温で一晩撹拌し、
次いで、沈殿物を濾過し、ソックスレー装置において、最初にアセトンで一晩、次いで、ヘキサンで一晩濾過した。収集したポリマーを真空下で乾燥させて、0.78グラムの青色ポリマーを生成し、ポリ[(3,7−ジヘプタデシルチエノ[3,2−b]チエノ[2’,3’:4,5]チエノ[2,3−d]チオフェン−2,6−ジイル)(2,1,3−ベンゾチアジアゾール−4,7−ジイル)]と特定された。(CHCl3溶液におけるλmax=511nm、薄膜におけるλmax=578nm)。
Example 12-A condensed thiophene structure attached to an aryl poly [(3,7-diheptadecylthieno [3,2-b] thieno [2 ', 3': 4,5] thieno [2,3-d] thiophene -2,6-diyl) (2,1,3-benzothiadiazole-4,7-diyl)] ("P2BTDC17FT4") (Figure 25)-2,6-dibromo-3,7-diheptadecylthieno [3 , 2-b] thieno [2 ′, 3 ′: 4,5] thieno [2,3-d] thiophene (1.00 g, 0.94 mmol) and 4,7-dibromobenzo [c] -1,2 , 5-thiadiazole (0.28 g, 0.94 mmol) was transferred to a three-necked flask equipped with a stir bar. Nitrogen was bubbled through the flask for several minutes. After sealing the flask, it was placed in a glove box. To this flask was added 0.055 g Pd (PPh 3 ) 4 and 30 mL anhydrous chlorobenzene. The flask was heated at about 130 ° C. under a nitrogen atmosphere for 16 hours and then poured into a solution of methanol (200 mL) and concentrated hydrochloric acid (5 mL). The mixture is stirred overnight at room temperature,
The precipitate was then filtered and filtered in a Soxhlet apparatus first with acetone overnight and then with hexane overnight. The collected polymer was dried under vacuum to produce 0.78 grams of blue polymer and poly [(3,7-diheptadecylthieno [3,2-b] thieno [2 ′, 3 ′: 4, 5] thieno [2,3-d] thiophene-2,6-diyl) (2,1,3-benzothiadiazole-4,7-diyl)]. (Lambda max = 578 nm in the lambda max = 511 nm, thin film in CHCl 3 solution).

本発明の精神および範囲から逸脱せずに、この説明に様々な改変および変更が行えることが当業者に明白であろう。それゆえ、この説明は、ここに提供された実施の形態の改変および変更を、それらが付随の特許請求の範囲およびその同等物の範囲に含まれるという条件で、包含することが意図されている。   It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in this description without departing from the spirit and scope of the invention. This description is therefore intended to cover modifications and variations of the embodiments provided herein, provided that they are included in the scope of the appended claims and their equivalents. .

Claims (15)

式3”または4”:
を有する化合物であって、式中、mは0より大きい整数であり;nは1以上であり;
XおよびYは、独立して、共有結合またはアリールであり;
1およびR2は、独立して、置換または未置換のアルキル、置換または未置換のアルケニル、置換または未置換のアルキニル、アリール、シクロアルキル、アラルキル、アミノ、エステル、アルデヒド、ヒドロキシル、アルコキシ、チオール、チオアルキル、ハロゲン化物、アシルハロゲン化物、アクリレート、またはビニルエーテルであり;
3およびR4は、独立して、置換または未置換のアルキル、置換または未置換のアルケニル、置換または未置換のアルキニル、アリール、シクロアルキル、アラルキル、アミノ、エステル、アルデヒド、ヒドロキシル、アルコキシ、チオール、チオアルキル、ハロゲン化物、アシルハロゲン化物、アクリレート、またはビニルエーテルであり;
AおよびBは、独立して、SまたはOのいずれかである、化合物。
Formula 3 "or 4":
Wherein m is an integer greater than 0; n is 1 or greater;
X and Y are independently a covalent bond or aryl;
R 1 and R 2 are independently substituted or unsubstituted alkyl, substituted or unsubstituted alkenyl, substituted or unsubstituted alkynyl, aryl, cycloalkyl, aralkyl, amino, ester, aldehyde, hydroxyl, alkoxy, thiol , Thioalkyl, halide, acyl halide, acrylate, or vinyl ether;
R 3 and R 4 are independently substituted or unsubstituted alkyl, substituted or unsubstituted alkenyl, substituted or unsubstituted alkynyl, aryl, cycloalkyl, aralkyl, amino, ester, aldehyde, hydroxyl, alkoxy, thiol , Thioalkyl, halide, acyl halide, acrylate, or vinyl ether;
A. A compound wherein A and B are independently either S or O.
ポリマーを含む、請求項1記載の化合物。   2. A compound according to claim 1 comprising a polymer. AおよびBがOである、請求項1または2記載の化合物。   The compound according to claim 1 or 2, wherein A and B are O. AおよびBがSである、請求項1または2記載の化合物。   The compound according to claim 1 or 2, wherein A and B are S. 1およびR2の少なくとも一方が、置換または未置換のアルキルを含む、請求項1から4いずれか1項記載の化合物。 The compound according to any one of claims 1 to 4, wherein at least one of R 1 and R 2 contains substituted or unsubstituted alkyl. 1およびR2の少なくとも一方が、未置換のアルキルを含む、請求項5記載の化合物。 6. A compound according to claim 5, wherein at least one of R < 1 > and R < 2 > comprises unsubstituted alkyl. 3およびR4の少なくとも一方が、置換または未置換のアルキルを含む、請求項1から6いずれか1項記載の化合物。 The compound according to any one of claims 1 to 6, wherein at least one of R 3 and R 4 contains a substituted or unsubstituted alkyl. 3およびR4の少なくとも一方が、少なくとも6の炭素原子を有する置換または未置換のアルキルを含む、請求項7記載の化合物。 At least one of R 3 and R 4 comprises an alkyl substituted or unsubstituted with at least 6 carbon atoms, claim 7 compound according. m>1である共役縮合チオフェンポリマーまたはオリゴマーに含まれる、請求項1から8いずれか1項記載の化合物。   The compound according to any one of claims 1 to 8, which is contained in a conjugated condensed thiophene polymer or oligomer in which m> 1. nが1から15である、請求項1から9いずれか1項記載の化合物。   10. A compound according to any one of claims 1 to 9, wherein n is 1 to 15. 請求項1から10いずれか1項記載の化合物を含むポリマーであって、約4000から約180,000Daの分子量を有するポリマー。   11. A polymer comprising a compound according to any one of claims 1 to 10, wherein the polymer has a molecular weight of about 4000 to about 180,000 Da. 請求項1記載の化合物を製造する方法において、
(i)構造1または2:
の縮合チオフェン部分であって、
1およびR2は、独立して、置換または未置換のアルキル、置換または未置換のアルケニル、置換または未置換のアルキニル、アリール、シクロアルキル、アラルキル、アミノ、エステル、アルデヒド、ヒドロキシル、アルコキシ、チオール、チオアルキル、ハロゲン化物、アシルハロゲン化物、アクリレート、またはビニルエーテルであり;
XおよびYは、独立して、Sn(Alk)3であり、Alkは、置換または未置換のアルキルである、縮合チオフェン部分を提供する工程;
(ii)構造3:
のジピロロピロール部分であって、
XおよびYは、ハロゲン化物を含むアリール基である、ジピロロピロール部分を提供する工程;および
(iii)触媒反応により、構造1または2の前記縮合チオフェン部分を、構造3の前記ジピロロピロール部分とカップリングさせる工程、
を有してなる方法。
A process for producing the compound of claim 1,
(I) Structure 1 or 2:
A fused thiophene moiety of
R 1 and R 2 are independently substituted or unsubstituted alkyl, substituted or unsubstituted alkenyl, substituted or unsubstituted alkynyl, aryl, cycloalkyl, aralkyl, amino, ester, aldehyde, hydroxyl, alkoxy, thiol , Thioalkyl, halide, acyl halide, acrylate, or vinyl ether;
Providing a fused thiophene moiety, wherein X and Y are independently Sn (Alk) 3 , wherein Alk is a substituted or unsubstituted alkyl;
(Ii) Structure 3:
A dipyrropyrrole portion of
Providing a dipyrropyrrole moiety, wherein X and Y are aryl groups including halide; and (iii) catalyzing the condensed thiophene moiety of structure 1 or 2 to the dipiropyrrole moiety of structure 3 Coupling with
A method comprising:
前記触媒反応が金属触媒反応である、請求項12記載の方法。   The method of claim 12, wherein the catalytic reaction is a metal catalyzed reaction. 前記金属触媒反応が、スティル・タイプのカップリングである、請求項13記載の方法。   The method of claim 13, wherein the metal catalyzed reaction is a Stille type coupling. 式3”または4”の前記化合物を重合させる工程をさらに含む、請求項13記載の方法。   14. The method of claim 13, further comprising polymerizing the compound of formula 3 "or 4".
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