JP2015525244A - 共役ポリマー - Google Patents

共役ポリマー Download PDF

Info

Publication number
JP2015525244A
JP2015525244A JP2015507402A JP2015507402A JP2015525244A JP 2015525244 A JP2015525244 A JP 2015525244A JP 2015507402 A JP2015507402 A JP 2015507402A JP 2015507402 A JP2015507402 A JP 2015507402A JP 2015525244 A JP2015525244 A JP 2015525244A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polymer
formula
group
aryl
groups
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015507402A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6345649B2 (ja
Inventor
ドゥラバリ、マンスール
ミッチェル、ウィリアム
ワン、チャンシェン
ティアニー、スティーブン
スパロー、デイビッド
Original Assignee
メルク パテント ゲーエムベーハー
メルク パテント ゲーエムベーハー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by メルク パテント ゲーエムベーハー, メルク パテント ゲーエムベーハー filed Critical メルク パテント ゲーエムベーハー
Publication of JP2015525244A publication Critical patent/JP2015525244A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6345649B2 publication Critical patent/JP6345649B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • C08G61/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/12Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
    • 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
    • C08G61/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/12Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/122Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides
    • C08G61/123Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds
    • C08G61/126Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds with a five-membered ring containing one sulfur atom in the ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D495/00Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D495/02Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D495/04Ortho-condensed systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L65/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/06Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/12Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/113Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10Organic polymers or oligomers
    • H10K85/151Copolymers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/20Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
    • H10K85/211Fullerenes, e.g. C60
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • 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
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/10Definition of the polymer structure
    • C08G2261/12Copolymers
    • 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
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/10Definition of the polymer structure
    • C08G2261/12Copolymers
    • C08G2261/124Copolymers alternating
    • 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
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/10Definition of the polymer structure
    • C08G2261/14Side-groups
    • C08G2261/141Side-chains having aliphatic units
    • C08G2261/1412Saturated aliphatic units
    • 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
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/10Definition of the polymer structure
    • C08G2261/14Side-groups
    • C08G2261/148Side-chains having aromatic units
    • 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
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/10Definition of the polymer structure
    • C08G2261/18Definition of the polymer structure conjugated
    • 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
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/10Definition of the polymer structure
    • C08G2261/22Molecular weight
    • C08G2261/228Polymers, i.e. more than 10 repeat units
    • 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
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/30Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
    • C08G2261/31Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating aromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/314Condensed aromatic systems, e.g. perylene, anthracene or pyrene
    • 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
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/30Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
    • C08G2261/32Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/324Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain condensed
    • C08G2261/3243Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain condensed containing one or more sulfur atoms as the only heteroatom, e.g. benzothiophene
    • 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
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/30Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
    • C08G2261/34Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating partially-aromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/344Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating partially-aromatic structural elements in the main chain containing heteroatoms
    • 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
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/90Applications
    • C08G2261/91Photovoltaic applications
    • 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
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/90Applications
    • C08G2261/92TFT applications
    • 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
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/90Applications
    • C08G2261/95Use in organic luminescent diodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/40Organic transistors
    • H10K10/46Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/40Organic transistors
    • H10K10/46Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/484Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the channel regions
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Oxygen Or Sulfur (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

本発明は、インダセノジベンゾチオフェン又はジチア−ジシクロペンタ−ジベンゾチオフェンから誘導される1つ以上の繰返し単位を含有する新規な共役ポリマー、それらの調製のための方法及びそれに使用される遊離体又は中間体、それらを含有するポリマーブレンド、混合物及び配合物、有機電子(OE)デバイス、特に、有機光起電(OPV)デバイス及び有機光検出器(OPD)中の有機半導体としてのポリマー、ポリマーブレンド、混合物及び配合物の使用、ならびにこれらのポリマー、ポリマーブレンド、混合物及び配合物を含むOE、OPV及びOPDデバイスに関する。

Description

本発明は、インダセノジベンゾチオフェン又はジチア−ジシクロペンタ−ジベンゾチオフェンから誘導される1つ以上の繰返し単位を含有する新規な共役ポリマー、それらの調製のための方法及びそれに使用される遊離体又は中間体、それらを含有するポリマーブレンド、混合物及び配合物、有機電子(OE)デバイス、特に、有機光起電(OPV)デバイス及び有機光検出器(OPD)中の有機半導体としてのポリマー、ポリマーブレンド、混合物及び配合物の使用、ならびにこれらのポリマー、ポリマーブレンド、混合物及び配合物を含むOE、OPV及びOPDデバイスに関する。
有機半導体(OSC)材料は、主に、近年のその急速な発展及び有機エレクトロニクスの有利な商業的展望のため、より大きな関心を集めている。
1つの重要な特定の分野は、有機光起電(OPV)である。共役ポリマーは、デバイスが、スピンキャスト、浸漬コーティング又はインクジェット印刷などの溶液処理技術によって製造されるのを可能にするため、OPVに利用される。溶液処理は、無機薄膜デバイスを作製するのに使用される蒸発技術と比較して、より低コストでかつより大きな規模で行われ得る。現在、ポリマーベースの光起電デバイスは、8%を超える効率を達成している。
理想的な溶液処理可能なOSC分子を得るために、第1に、骨格を形成するための硬質のπ共役コアユニット、及び第2に、OSC骨格中の芳香族コアユニットに結合される好適な官能基という2つの基本的な特徴が不可欠である。前者は、π−π積み重ねを伸張し、最高被占分子軌道及び最低空分子軌道(HOMO及びLUMO)の一次エネルギーレベルを規定し、電荷の注入及び輸送の両方を可能にし、光吸収を促進する。後者は、エネルギーレベルをさらに微調整し、材料の溶解性、ひいては加工性ならびに固体状態における分子骨格のπ−π相互作用を可能にする。
高度な分子平面性が、OSC骨格のエネルギーの乱れを減少させ、したがって、電荷担体移動度を高める。芳香環の直線的な縮合は、OSC分子の伸張されたπ−π共役による最大の平面性を達成する効率的な方法である。したがって、高い電荷担体移動度を有する公知のポリマーOSCのほとんどは、一般に、縮合環芳香族系から構成され、固体状態で半結晶性である。一方、このような縮合芳香環系は、合成しにくいことが多く、また、有機溶媒への低い溶解性を示すことが多く、それにより、OEデバイスに使用するための薄膜としてのそれらの処理がより難しくなる。また、先行技術において開示されるOSC材料は、それらの電子特性に関してさらなる改良の余地をまだ残している。
このため、特に、大量生産に好適な方法によって合成するのが容易であり、良好な構造機構及び塗膜形成特性を示し、良好な電子特性、特に、高い電荷担体移動度、良好な加工性、特に、有機溶媒への高い溶解性、及び高い空気中安定性を示す有機半導体(OSC)ポリマーが依然として必要とされている。特に、OPV電池に使用するために、光活性層による向上した集光を可能にし、先行技術のポリマーと比較して、より高い電池効率につながり得る、低いバンドギャップを有するOSC材料が必要とされている。
本発明の目的は、特に、大量生産に好適な方法によって合成するのが容易であり、良好な加工性、高い安定性、有機溶媒への良好な溶解性、高い電荷担体移動度、及び低いバン
ドギャップを特に示す、有機半導体材料として使用するための化合物を提供することであった。本発明の別の目的は、当業者に入手可能なOSC材料のプールを拡張することであった。本発明の他の目的は、以下の詳細な説明から当業者に直ちに明白である。
本発明の発明者らは、上記の目的の1つ以上が、以下に示される構造(I)の縮合インダセノジベンゾチオフェン(IDDBT)単位又は構造(II)のジチア−ジシクロペンタ−ジベンゾチオフェン(TTDBT)
(式中、Xが、例えば、CRR又はC=CRRであり、Rが、例えば、アルキルである)、又はその誘導体をベースとする1つ以上の繰返し単位を含有する共役ポリマーを提供することによって達成され得ることを見出した。
意外なことに、これらの拡大された縮合環系、及びそれらを含有するポリマーが、有機溶媒への十分な溶解性を依然として示し、アルキル又はアルキリデン置換基をインダセン単位に導入することによってさらに改良することもできることが分かった。ホモポリマー及びコポリマーの両方が、公知の遷移金属で触媒される重縮合反応によって調製され得る。結果として、本発明のポリマーは、トランジスタ用途及び光起電用途の両方に使用するための溶液処理可能な有機半導体の魅力的な候補であることが分かった。縮合芳香環系における置換基のさらなる変化によって、モノマー及びポリマーの溶解性及び電子特性が、さらに最適化され得る。
本発明は、式I
(式中、
及びXが、互いに独立して、C(R)、C=C(R)、Si(R)又はC=Oを表し、
が、
であり、ここで、チオフェン環がまた、3位を基Rで置換されていてもよく、
が、
であり、ここで、チオフェン環がまた、3位を基Rで置換されていてもよく、
Bが、
であり、
及びRが、互いに独立して、H、1〜30個のC原子を有する直鎖状、分枝鎖状又は環状アルキルを表し、O及び/又はS原子が、互いに直接連結されないように、1つ以上のCH基が、−O−、−S−、−C(O)−、−C(S)−、−C(O)−O−、−O−C(O)−、−NR−、−SiR00−、−CF−、−CHR=CR00−、−CY=CY−又は−C≡C−で任意選択で置換され、1つ以上のH原子が、F、Cl、Br、I又はCNで任意選択で置換され、又は好適には、ハロゲンで又は上記のアルキル又は環状アルキル基のうちの1つ以上で任意選択で置換される、4〜20個の環原子を有するアリール、ヘテロアリール、アリールオキシ又はヘテロアリールオキシを表し、
及びYが、互いに独立して、H、F、Cl又はCNを表し、
及びR00が、互いに独立して、H又は任意選択で置換されるC1〜40カルビル又はヒドロカルビルを表し、好適には、H又は1〜12個のC原子を有するアルキルアルキルを表す)
の1つ以上の二価単位を含む共役ポリマーに関する。
本発明は、式Iの単位を含む1つ以上のポリマーと、好適には、有機溶媒から選択される1つ以上の溶媒とを含む配合物にさらに関する。
本発明は、半導体ポリマー中の電子供与体単位としての式Iの単位の使用にさらに関する。
本発明は、式Iの1つ以上の繰返し単位及び/又は任意選択で置換されるアリール及びヘテロアリール基から選択される1つ以上の基を含む共役ポリマーにさらに関し、ここで、ポリマー中の少なくとも1つの繰返し単位が、式Iの単位である。
本発明は、式Iの単位を含有し、上記及び以下に記載される共役ポリマーを形成するように反応され得る1つ以上の反応基をさらに含有するモノマーにさらに関する。
本発明は、電子供与体単位としての式Iの1つ以上の単位を含み、好適には、電子受容体特性を有する1つ以上の単位をさらに含む半導体ポリマーにさらに関する。
本発明は、電子供与体又はp型半導体としての、本発明に係るポリマーの使用にさらに関する。
本発明は、半導体材料、配合物、ポリマーブレンド、デバイス又はデバイスの構成要素中の電子供与体成分としての本発明に係るポリマーの使用にさらに関する。
本発明は、電子供与体成分としての本発明に係るポリマーを含み、好適には、電子受容体特性を有する1つ以上の化合物又はポリマーをさらに含む、半導体材料、配合物、ポリマーブレンド、デバイス又はデバイスの構成要素にさらに関する。
本発明は、本発明に係る1つ以上のポリマーと、半導体、電荷輸送、正孔もしくは電子輸送、正孔もしくは電子阻止、導電、光伝導又は発光特性のうちの1つ以上を有する化合物から好適には選択される1つ以上のさらなる化合物とを含む混合物又はポリマーブレンドにさらに関する。
本発明は、本発明の1つ以上のポリマーと、好適には、フラーレン又は置換フラーレンから選択される1つ以上のn型有機半導体化合物とを含む、上記及び以下に記載される混合物又はポリマーブレンドにさらに関する。
本発明は、本発明に係る1つ以上のポリマー、配合物、混合物又はポリマーブレンドと、任意選択で、好適には、有機溶媒から選択される1つ以上の溶媒とを含む配合物にさらに関する。
本発明は、電荷輸送、半導体、導電、光伝導もしくは発光材料としての、又は光学、電気光学、電子、エレクトロルミネセンスもしくは光輝性デバイスにおける、又はこのようなデバイスの構成要素における又はこのようなデバイスもしくは構成要素を含む組立体における、本発明のポリマー、配合物、混合物又はポリマーブレンドの使用にさらに関する。
本発明は、本発明に係るポリマー、配合物、混合物又はポリマーブレンドを含む、電荷輸送、半導体、導電、光伝導もしくは発光材料にさらに関する。
本発明は、ポリマー、配合物、混合物又はポリマーブレンドを含むか、又は本発明に係る電荷輸送、半導体、導電、光伝導もしくは発光材料を含む、光学、電気光学、電子、エレクトロルミネセンスもしくは光輝性デバイス、又はそれらの構成要素、又はそれを含む組立体にさらに関する。
光学、電気光学、電子、エレクトロルミネセンス及び光輝性デバイスとしては、以下に限定はされないが、有機電界効果トランジスタ(OFET)、有機薄膜トランジスタ(OTFT)、有機発光ダイオード(OLED)、有機発光トランジスタ(OLET)、有機光起電デバイス(OPV)、有機光検出器(OPD)、有機太陽電池、レーザーダイオード、ショットキーダイオード、及び光伝導体が挙げられる。
上記のデバイスの構成要素としては、以下に限定はされないが、電荷注入層、電荷輸送層、中間層、平坦化層、帯電防止フィルム、ポリマー電解質膜(PEM)、導電性基板及び導電性パターンが挙げられる。
このようなデバイス又は構成要素を含む組立体としては、以下に限定はされないが、集積回路(IC)、無線自動識別(RFID)タグ又はセキュリティマーキングもしくはそれらを含むセキュリティデバイス、フラットパネルディスプレイ又はそのバックライト、電子写真デバイス、電子写真記録デバイス、有機記憶デバイス、センサデバイス、バイオセンサ及びバイオチップが挙げられる。
さらに、本発明の化合物、ポリマー、配合物、混合物又はポリマーブレンドは、電池中の電極材料として及びDNA配列を検出及び識別するための構成要素又はデバイスにおいて使用され得る。
トップゲート型のOFETの輸送特性及び電荷担体移動度を示すグラフ。
本発明のポリマーは、合成するのが容易であり、有利な特性を示す。それらは、デバイス製造プロセスのための良好な加工性、有機溶媒への高い溶解性を示し、溶液処理方法を用いた大量生産に特に好適である。同時に、本発明のモノマー及び電子供与体モノマーから誘導されるコポリマーは、低いバンドギャップ、高い電荷担体移動度、BHJ太陽電池における高い外部量子効率、例えばフラーレンとのp/n型ブレンドに使用される際の良好なモルホロジー、高い酸化安定性、及び電子デバイスにおける長い耐用期間を示し、有機電子OEデバイス、特に、高い電力変換効率を有するOPVデバイスのための有望な材料である。
式Iの単位は、n型及びp型半導体化合物の両方における(電子)供与体単位、供与体及び受容体単位の両方を含有するポリマー又はコポリマー、特に、コポリマーとして、及びBHJ光起電デバイスに使用するのに好適なp型及びn型半導体のブレンドの調製のために特に好適である。
式Iの繰返し単位は、新規な高性能OSC材料を開発する際に多くの利点を生じる、縮合芳香環の拡大された系を含有する。第1に、コア構造の長軸に沿った多数の縮合芳香環が、全体的な平面性を増加させ、共役分子骨格の潜在的な捩れの数を減少させる。π−π構造又はモノマーの伸張は、ポリマー主鎖に沿って電荷輸送を促進する共役の程度を増大させる。第2に、縮合チオフェン環の存在による分子骨格中の硫黄原子の高い割合は、より多くの分子間の短接触を促進し、これは、分子間の電荷ホッピングに有利に働く。第3に、多数の縮合環が、OSCポリマー主鎖中のはしご型構造の割合を増加させる。これにより、より広くかつ強い吸収帯が生じ、先行技術の材料と比較して、太陽光の集光が向上される。最後ではないが、さらに、縮合した芳香環は、周辺置換基(periphery
substitution)と比較して、標的モノマー構造のHOMO及びLUMOエネルギーレベル及びバンドギャップをより効率的に改良することができる。
その上、本発明のポリマーは、以下の有利な特性を示す。
i)インダセノジベンゾチオフェン(IDDBT)及びジチア−ジシクロペンタ−ジベンゾチオフェン(TTDBT)単位は、共平面構造を示すことが予測される。固体状態で高度に共平面の構造を取ることは、電荷輸送に有益である。
ii)IDDBT及びTTDBTコア構造は、4つのアルキル基又は2つのアルキリデン基の両方によって可溶化され得る。テトラアルキル類似体と比較して、ジアルキリデンで置換されたIDDBTベースの分子及びポリマーは、高度の平面性を有することが予測される。これは、アルキリデン中のsp炭素原子が、アルキル鎖に面内配置を取らせることによる。この配置により、π−π骨格の面内分離が減少され、分子間のπ−π相互作用の程度が向上される。
iii)共役ポリマーの光電子特性は、連続した繰返し単位間で伸張された共役の程度及びポリマー主鎖内に内在する電子の密度に基づいて大きく変化する。長軸に沿ってさらなる芳香環を縮合することによって、得られる分子及び結果的にポリマーのπ−共役が、伸張され得、骨格中の単位間の(inter−unit)捩れの数が、減少され得る。
iv)インダセノジベンゾチオフェン(IDDBT)及びジチア−ジシクロペンタ−ジベンゾチオフェン(TTDBT)コアのさらなる微調整及びさらなる変性又は適切なコモノマーとの共重合により、有機電子用途のための有機半導体として好適な共役ポリマーが得られる。
本明細書にさらに示されるように、式Iの単位、その官能性誘導体、化合物、ホモポリマー、及びコポリマーの合成は、文献に記載される、当業者に公知の方法に基づいて行われ得る。
本明細書において使用される際、「ポリマー」という用語は、高い相対分子量の分子を意味することが理解され、その構造は、実際に又は概念的に、低い相対分子量の分子から誘導される単位の多重反復を本質的に含む(ピュア・アプライド・ケミストリー(Pure Appl.Chem.)、1996年、68、2291)。「オリゴマー」という用語は、中間の相対的分子量の分子を意味することが理解され、その構造は、実際に又は概念的に、より低い相対分子量の分子から誘導される小さい複数の単位を本質的に含む(ピュア・アプライド・ケミストリー(Pure Appl.Chem.)、1996年、68、2291)。本明細書において本発明に使用される際の好適な意味では、ポリマーは、2つ以上、すなわち、少なくとも2つの繰返し単位、好適には、5つ以上の繰返し単位を有する化合物を意味することが理解され、オリゴマーは、2つ以上で10個未満、好適には、5つ未満の繰返し単位を有する化合物を意味することが理解される。
さらに、本明細書において使用される際、「ポリマー」という用語は、1つ以上の異なるタイプの繰返し単位(分子の最小構成単位)の骨格(「主鎖」とも呼ばれる)を包含する分子を意味することが理解され、一般的に知られている「オリゴマー」、「コポリマー」、「ホモポリマー」などの用語を含む。さらに、ポリマーという用語は、ポリマー自体に加えて、このようなポリマーの合成に伴う開始剤、触媒及び他の要素からの残基を含むことが理解され、ここで、このような残基は、それらに共有結合的に組み込まれていないことが理解される。さらに、このような残基及び他の要素は、通常、重合後の精製プロセス中に除去されるが、ポリマーが容器間で又は溶媒もしくは分散媒間で移される場合、それらが、一般に、ポリマーに留まるように、典型的に、ポリマーと混合又は混ぜ合わされる。
本明細書において使用される際、例えば、式Iの単位又は式III又はIVのポリマー、又はそれらの部分式のような、ポリマー又は繰返し単位を示す式中、星印()は、ポリマー主鎖中の隣接する単位又は末端基に対する化学結合を意味することが理解される。例えば、式I中のベンゼン又はチオフェン環のような環では、星印()は、隣接する環に縮合されたC原子を意味することが理解される。
本明細書において使用される際、「繰返し単位(repeat unit)」、「繰返し単位(repeating unit)」及び「モノマー単位」という用語は、同義的に使用され、構成繰返し単位(CRU:constitutional repeating unit)を意味することが理解され、これは、その繰返しが、規則的な高分子、規則的なオリゴマー分子、規則的なブロック又は規則的な鎖を構成する最小構成単位である(ピュア・アプライド・ケミストリー(Pure Appl.Chem.)、1996年、68、2291)。本明細書においてさらに使用される際、「単位」という用語は、それ自体で繰返し単位であり得るか、又は他の単位と一緒に構成繰返し単位を形成し得る構成単位を意味することが理解される。
本明細書において使用される際、「末端基」は、ポリマー主鎖を終端させる基を意味することが理解される。「骨格の末端位置に」という用語は、一方の側をこのような末端基に及び他方の側を別の繰返し単位に連結される二価単位又は繰返し単位を意味することが理解される。このような末端基は、エンドキャップ基、又は例えば、以下に定義されるR又はRの意味を有する基のような、重合反応に関与しない、ポリマー主鎖を形成するモノマーに結合される反応基を含む。
本明細書において使用される際、「エンドキャップ基」という用語は、ポリマー主鎖の末端基に結合されるか、それを置換する基を意味することが理解される。エンドキャップ基は、末端封鎖(endcapping)プロセスによって、ポリマー中に導入され得る。末端封鎖は、例えば、ポリマー主鎖の末端基を、例えば、ハロゲン化アルキルもしくはハロゲン化アリール、アルキルスタンナンもしくはアリールスタンナン又はボロン酸アルキルもしくはボロン酸アリールのような単官能性化合物(「エンドキャッパー(endcapper)」)と反応させることによって行われ得る。エンドキャッパーは、例えば、重合反応後に加えられ得る。あるいは、エンドキャッパーは、重合反応前又は重合反応中に、反応混合物にその場で加えられ得る。エンドキャッパーのその場での添加を用いて、重合反応を終了させることで、形成ポリマーの分子量を制御することもできる。典型的なエンドキャップ基は、例えば、H、フェニル及び低級アルキルである。
本明細書において使用される際、「小分子」という用語は、典型的に、反応基(それによって、モノマー化合物が反応されて、ポリマーが形成され得る)を含有せず、単量体形態で使用されるように設計されるモノマー化合物を意味することが理解される。それに対し、「モノマー」という用語は、特に記載されない限り、1つ以上の反応性官能基(それによって、モノマー化合物が反応されて、ポリマーが形成され得る)を有するモノマー化合物を意味することが理解される。
本明細書において使用される際、「供与体」又は「供与」及び「受容体」又は「受容」という用語は、それぞれ、電子供与体又は電子受容体を意味することが理解される。「電子供与体」は、別の化合物又は化合物の原子の別の基に電子を供与する化学物質を意味することが理解される。「電子受容体」は、別の化合物又は化合物の原子の別の基からそれに輸送された電子を受容する化学物質を意味することが理解される(米国環境保護庁(U.S.Environmental Protection Agency))、2009年、専門用語の用語集(Glossary of technical terms)、http://www.epa.qov/oust/cat/TUMGLOSS.HT
Mも参照されたい。
本明細書において使用される際、「n型」又は「n型半導体」という用語は、伝導電子密度が可動正孔密度を超えている外因性半導体を意味することが理解され、「p型」又は「p型半導体」という用語は、可動正孔密度が伝導電子密度を超えている外因性半導体を意味することが理解される(J.シューリス(J.Thewlis)著、コンサイス・ディクショナリー・オブ・フィジックス(Concise Dictionary of Physics)、ペルガモン・プレス(Pergamon Press)、オックスフォード(Oxford)、1973年も参照されたい)。
本明細書において使用される際、「脱離基」という用語は、所定の反応に関与する分子の残基又は主要部分であると考えられるものの中の原子から脱離する(荷電又は非荷電であり得る)原子又は基を意味することが理解される(ピュア・アプライド・ケミストリー(Pure Appl.Chem.)、1994年、66、1134も参照されたい)。
本明細書において使用される際、「共役」という用語は、sp−混成を(又は任意選択で、sp−混成も)有するC原子を主に含有する化合物(例えばポリマー)を意味することが理解され、これらのC原子はまた、ヘテロ原子で置換され得る。最も単純な場合、これは、例えば、交互のC−C単結合及び二重(又は三重)結合を有する化合物であるが、例えば、1,4−フェニレンのような芳香族単位を有する化合物も含む。これに関連する「主に」という用語は、共役の中断をもたらし得る自然に(自発的に)発生する欠陥を有する化合物が、依然として共役化合物とみなされることを意味することが理解される。
本明細書において使用される際、特に記載されない限り、分子量は、数平均分子量M又は重量平均分子量Mとして示され、これは、テトラヒドロフラン、トリクロロメタン(TCM、クロロホルム)、クロロベンゼン又は1,2,4−トリクロロ−ベンゼンなどの溶離剤溶媒中のポリスチレン標準に対して、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC:gel permeation chromatography)によって測定される。特に記載されない限り、1,2,4−トリクロロベンゼンが、溶媒として使用される。繰返し単位の総数nとしても示される重合度は、n=M/Mとして示される数平均重合度を意味することが理解され、式中、Mが数平均分子量であり、Mが、単一の繰返し単位の分子量である(J.M.G.コウィー(J.M.G.Cowie)著、ポリマー:最新の材料の化学及び物理学(Polymers:Chemistry & Physics of Modern Materials)、ブラッキー(Blackie)、グラスゴー(Glasgow)、1991年を参照されたい)。
本明細書において使用される際、「カルビル基」という用語は、任意の非炭素原子なしで(例えば−C≡C−のような)、又は任意選択で、N、O、S、P、Si、Se、As、Te又はGeなどの少なくとも1つの非炭素原子と組み合わせて(例えばカルボニルなど)、少なくとも1つの炭素原子を含む任意の一価又は多価の有機基部分を表すことを意味することが理解される。「ヒドロカルビル基」という用語は、1つ以上のH原子をさらに含有し、例えばN、O、S、P、Si、Se、As、Te又はGeのような1つ以上のヘテロ原子を任意選択で含有するカルビル基を意味することが理解される。
本明細書において使用される際、「ヘテロ原子」という用語は、H原子又はC原子でない有機化合物中の原子を意味することが理解され、好適には、N、O、S、P、Si、Se、As、Te又はGeを意味することが理解される。
3つ以上のC原子の鎖を含むカルビル又はヒドロカルビル基は、スピロ環及び/又は縮合環を含み、直鎖状、分枝鎖状及び/又は環状であり得る。
好適なカルビル及びヒドロカルビル基としては、それぞれが任意選択で置換され、1〜40個、好適には、1〜25個、非常に好適には、1〜18個のC原子を有する、アルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシ及びアルコキシカルボニルオキシ、さらに、6〜40個、好適には、6〜25個のC原子を有する、任意選択で置換されるアリール又はアリールオキシ、さらに、それぞれが任意選択で置換され、6〜40個、好適には7〜40個のC原子を有する、アルキルアリールオキシ、アリールカルボニル、アリールオキシカルボニル、アリールカルボニルオキシ及びアリールオキシカルボニルオキシが挙げられ、全てのこれらの基は、好適には、N、O、S、P、Si、Se、As、Te及びGeから選択される1つ以上のヘテロ原子を任意選択で含有する。
カルビル又はヒドロカルビル基は、飽和もしくは不飽和の非環式基、又は飽和もしくは不飽和の環式基であり得る。不飽和の非環式又は環式基、特に、アリール、アルケニル及びアルキニル基(特に、エチニル)が好適である。C〜C40カルビル又はヒドロカルビル基が非環式である場合、基は、直鎖状又は分枝鎖状であり得る。C〜C40カルビル又はヒドロカルビル基としては、例えば:C〜C40アルキル基、C〜C40フルオロアルキル基、C〜C40アルコキシ又はオキサアルキル基、C〜C40アルケニル基、C〜C40アルキニル基、C〜C40アリル基、C〜C40アルキルジエニル基、C〜C40ポリエニル基、C〜C40ケトン基、C〜C40エステル基、C〜C18アリール基、C〜C40アルキルアリール基、C〜C40アリールアルキル基、C〜C40シクロアルキル基、C〜C40シクロアルケニル基などが挙げられる。上記の基の中で好適なのは、それぞれ、C〜C20アルキル基、C〜C20フルオロアルキル基、C〜C20アルケニル基、C〜C20アルキニル基、C〜C20アリル基、C〜C20アルキルジエニル基、C〜C20ケトン基、C〜C20エステル基、C〜C12アリール基、及びC〜C20ポリエニル基である。例えば、シリル基、好適には、トリアルキルシリル基で置換される、アルキニル基、好適には、エチニルのような、炭素原子を有する基とヘテロ原子を有する基との組合せも含まれる。
本明細書において使用される際の「アリール」及び「ヘテロアリール」という用語は、好適には、4〜30個の環C原子を有する単環式、二環式又は三環式芳香族又は複素環芳香族基を意味し、これは、縮合環も含んでいてもよく、1つ以上の基Lで任意選択で置換され、ここで、Lが、ハロゲン、−CN、−NC、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)NR00、−C(=O)X、−C(=O)R、−NH、−NR00、−SH、−SR、−SOH、−SO、−OH、−NO、−CF、−SF、P−Sp−、任意選択で置換されるシリル、又は任意選択で置換され、1つ以上のヘテロ原子を任意選択で含む、1〜40個のC原子を有するカルビルもしくはヒドロカルビルから選択され、好適には、任意選択でフッ素化される、1〜20個のC原子を有する、アルキル、アルコキシ、チアアルキル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル又はアルコキシカルボニルオキシであり、R、R00、X、P及びSpが、上記及び以下に示される意味を有する。
非常に好適な置換基Lは、ハロゲン、最適には、F又は1〜12個のC原子を有する、アルキル、アルコキシ、オキサアルキル、チオアルキル、フルオロアルキル及びフルオロアルコキシ又は2〜12個のC原子を有する、アルケニル、アルキニルから選択される。
特に好適なアリール及びヘテロアリール基は、フェニルであり、このフェニルにおいて、さらに、1つ以上のCH基が、N、ナフタレン、チオフェン、セレノフェン、チエノチオフェン、ジチエノチオフェン、フルオレン及びオキサゾールで置換されてもよく、これらの全てが、上述されるように、非置換であるか、Lで一置換又は多置換され得る。非常に好適な環は、ピロール、好適には、N−ピロール、フラン、ピリジン、好適には、2−
又は3−ピリジン、ピリミジン、ピリダジン、ピラジン、トリアゾール、テトラゾール、ピラゾール、イミダゾール、イソチアゾール、チアゾール、チアジアゾール、イソオキサゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、チオフェン、好適には、2−チオフェン、セレノフェン、好適には、2−セレノフェン、チエノ[3,2−b]チオフェン、チエノ[2,3−b]チオフェン、フロ[3,2−b]フラン、フロ[2,3−b]フラン、セレノ[3,2−b]セレノフェン、セレノ[2,3−b]セレノフェン、チエノ[3,2−b]セレノフェン、チエノ[3,2−b]フラン、インドール、イソインドール、ベンゾ[b]フラン、ベンゾ[b]チオフェン、ベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェン、ベンゾ[2,1−b;3,4−b’]ジチオフェン、キノール、2−メチルキノール、イソキノール、キノキサリン、キナゾリン、ベンゾトリアゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾイソチアゾール、ベンズイソオキサゾール、ベンゾオキサジアゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアジアゾールから選択され、これらの全てが、上述されるように、非置換であるか、Lで一置換又は多置換され得る。アリール及びヘテロアリールさらなる例は、これ以降に示される基から選択されるものである。
アルキル又はアルコキシ基(すなわち、末端CH基が−O−で置換される)は、直鎖状又は分枝鎖状であり得る。それは、好適には直鎖状であり、2、3、4、5、6、7又は8個の炭素原子を有し、したがって、好適には、例えば、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシ、ヘプトキシ、又はオクトキシ、さらに、メチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ノノキシ、デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシ又はテトラデコキシである。
1つ以上のCH基が−CH=CH−で置換されるアルケニル基は、直鎖状又は分枝鎖状であり得る。それは、好適には直鎖状であり、2〜10個のC原子を有し、したがって、好適には、ビニル、プロパ−1−、又はプロパ−2−エニル、ブタ−1−、2−又はブタ−3−エニル、ペンタ−1−、2−、3−又はペンタ−4−エニル、ヘキサ−1−、2−、3−、4−又はヘキサ−5−エニル、ヘプタ−1−、2−、3−、4−、5−又はヘプタ−6−エニル、オクタ−1−、2−、3−、4−、5−、6−又はオクタ−7−エニル、ノナ−1−、2−、3−、4−、5−、6−、7−又はノナ−8−エニル、デカ−1−、2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−又はデカ−9−エニルである。
特に好適なアルケニル基は、C〜C−1E−アルケニル、C〜C−3E−アルケニル、C〜C−4−アルケニル、C〜C−5−アルケニル及びC−6−アルケニル、特に、C〜C−1E−アルケニル、C〜C−3E−アルケニル及びC〜C−4−アルケニルである。特に好適なアルケニル基の例は、ビニル、1E−プロペニル、1E−ブテニル、1E−ペンテニル、1E−ヘキセニル、1E−ヘプテニル、3−ブテニル、3E−ペンテニル、3E−ヘキセニル、3E−ヘプテニル、4−ペンテニル、4Z−ヘキセニル、4E−ヘキセニル、4Z−ヘプテニル、5−ヘキセニル、6−ヘプテニルなどである。5個以下のC原子を有する基が一般に好適である。
オキサアルキル基(すなわち、1つのCH基が−O−で置換される)は、好適には、例えば、直鎖状2−オキサプロピル(=メトキシメチル)、2−(=エトキシメチル)もしくは3−オキサブチル(=2−メトキシエチル)、2−、3−、もしくは4−オキサペンチル、2−、3−、4−、もしくは5−オキサヘキシル、2−、3−、4−、5−、もしくは6−オキサヘプチル、2−、3−、4−、5−、6−もしくは7−オキサオクチル、2−、3−、4−、5−、6−、7−もしくは8−オキサノニル又は2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−もしくは9−オキサデシルである。オキサアルキル(すなわち、1つのCH基が−O−で置換される)は、好適には、例えば、直鎖状2−オキサプロピル(=メトキシメチル)、2−(=エトキシメチル)もしくは3−オキサブチル(=2
−メトキシエチル)、2−、3−、もしくは4−オキサペンチル、2−、3−、4−、もしくは5−オキサヘキシル、2−、3−、4−、5−、もしくは6−オキサヘプチル、2−、3−、4−、5−、6−又は7−オキサオクチル、2−、3−、4−、5−、6−、7−もしくは8−オキサノニル又は2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−もしくは9−オキサデシルである。
1つのCH基が−O−で置換され、1つが−C(O)−で置換されるアルキル基において、これらの基は、好適には隣接している。したがって、これらの基は、一緒に、カルボニルオキシ基−C(O)−O−又はオキシカルボニル基−O−C(O)−を形成する。好適には、この基は、直鎖状であり、2〜6個のC原子を有する。したがって、それは、好適には、アセチルオキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ、ペンタノイルオキシ、ヘキサノイルオキシ、アセチルオキシメチル、プロピオニルオキシメチル、ブチリルオキシメチル、ペンタノイルオキシメチル、2−アセチルオキシエチル、2−プロピオニルオキシ−エチル、2−ブチリルオキシエチル、3−アセチルオキシプロピル、3−プロピオニルオキシプロピル、4−アセチルオキシブチル、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル、ペントキシカルボニル、メトキシカルボニルメチル、エトキシ−カルボニルメチル、プロポキシカルボニルメチル、ブトキシカルボニルメチル、2−(メトキシカルボニル)エチル、2−(エトキシカルボニル)エチル、2−(プロポキシ−カルボニル)エチル、3−(メトキシカルボニル)プロピル、3−(エトキシカルボニル)プロピル、4−(メトキシカルボニル)−ブチルである。
2つ以上のCH基が−O−及び/又は−C(O)O−で置換されるアルキル基は、直鎖状又は分枝鎖状であり得る。それは、好適には直鎖状であり、3〜12個のC原子を有する。したがって、それは、好適には、ビス−カルボキシ−メチル、2,2−ビス−カルボキシ−エチル、3,3−ビス−カルボキシ−プロピル、4,4−ビス−カルボキシ−ブチル、5,5−ビス−カルボキシ−ペンチル、6,6−ビス−カルボキシ−ヘキシル、7,7−ビス−カルボキシ−ヘプチル、8,8−ビス−カルボキシ−オクチル、9,9−ビス−カルボキシ−ノニル、10,10−ビス−カルボキシ−デシル、ビス−(メトキシカルボニル)−メチル、2,2−ビス−(メトキシカルボニル)−エチル、3,3−ビス−(メトキシカルボニル)−プロピル、4,4−ビス−(メトキシカルボニル)−ブチル、5,5−ビス−(メトキシカルボニル)−ペンチル、6,6−ビス−(メトキシカルボニル)−ヘキシル、7,7−ビス−(メトキシカルボニル)−ヘプチル、8,8−ビス−(メトキシカルボニル)−オクチル、ビス−(エトキシカルボニル)−メチル、2,2−ビス−(エトキシカルボニル)−エチル、3,3−ビス−(エトキシカルボニル)−プロピル、4,4−ビス−(エトキシカルボニル)−ブチル、5,5−ビス−(エトキシカルボニル)−ヘキシルである。
チオアルキル基(すなわち、1つのCH基が−S−で置換される)は、好適には、直鎖状チオメチル(−SCH)、1−チオエチル(−SCHCH)、1−チオプロピル(=−SCHCHCH)、1−(チオブチル)、−(チオペンチル)、1−(チオヘキシル)、1−(チオヘプチル)、1−(チオオクチル)、1−(チオノニル)、1−(チオデシル)、1−(チオウンデシル)又は1−(チオドデシル)であり、ここで、好適には、sp混成ビニル炭素原子に隣接するCH基が置換される。
フルオロアルキル基は、好適には、ペルフルオロアルキルC2i+1(式中、iが、1〜15の整数である)、特に、CF、C、C、C、C11、C13、C15又はC17、非常に好適には、C13、又は部分的にフッ素化されたアルキル、特に、1,1−ジフルオロアルキルであり、これらの全てが、直鎖状又は分枝鎖状である。
アルキル、アルコキシ、アルケニル、オキサアルキル、チオアルキル、カルボニル及びカルボニルオキシ基は、アキラル又はキラル基であり得る。特に好適なキラル基は、例えば、2−ブチル(=1−メチルプロピル)、2−メチルブチル、2−メチルペンチル、3−メチルペンチル、2−エチルヘキシル、2−プロピルペンチル、特に、2−メチルブチル、2−メチルブトキシ、2−メチルペントキシ、3−メチルペントキシ、2−エチル−ヘキソキシ、1−メチルヘキソキシ、2−オクチルオキシ、2−オキサ−3−メチルブチル、3−オキサ−4−メチル−ペンチル、4−メチルヘキシル、2−ヘキシル、2−オクチル、2−ノニル、2−デシル、2−ドデシル、6−メトキシオクトキシ、6−メチルオクトキシ、6−メチルオクタノイルオキシ、5−メチルヘプチルオキシ−カルボニル、2−メチルブチリルオキシ、3−メチルバレロイルオキシ、4−メチルヘキサノイルオキシ、2−クロロプロピオニルオキシ、2−クロロ−3−メチルブチリルオキシ、2−クロロ−4−メチル−バレリル−オキシ、2−クロロ−3−メチルバレリルオキシ、2−メチル−3−オキサペンチル、2−メチル−3−オキサ−ヘキシル、1−メトキシプロピル−2−オキシ、1−エトキシプロピル−2−オキシ、1−プロポキシプロピル−2−オキシ、1−ブトキシプロピル−2−オキシ、2−フルオロオクチルオキシ、2−フルオロデシルオキシ、1,1,1−トリフルオロ−2−オクチルオキシ、1,1,1−トリフルオロ−2−オクチル、2−フルオロメチルオクチルオキシである。非常に好適なのは、2−ヘキシル、2−オクチル、2−オクチルオキシ、1,1,1−トリフルオロ−2−ヘキシル、1,1,1−トリフルオロ−2−オクチル及び1,1,1−トリフルオロ−2−オクチルオキシである。
好適なアキラル分枝鎖状基は、イソプロピル、イソブチル(=メチルプロピル)、イソペンチル(=3−メチルブチル)、tert.ブチル、イソプロポキシ、2−メチル−プロポキシ及び3−メチルブトキシである。
好適な実施形態において、R1,2が、互いに独立して、1〜30個のC原子を有する、第一級、第二級又は第三級アルキル又はアルコキシから選択され、ここで、1つ以上のH原子が、F、又は任意選択でアルキル化又はアルコキシ化され、4〜30個の環原子を有する、アリール、アリールオキシ、ヘテロアリール又はヘテロアリールオキシで任意選択で置換される。このタイプの非常に好適な基が、下式
(式中、「ALK」が、1〜20個、好適には、1〜12個のC原子、第三級基の場合、非常に好適には、1〜9個のC原子を有する、任意選択でフッ素化された、好適には、直鎖状の、アルキル又はアルコキシを表し、破線は、これらの基が結合される環に対する連結を表す)
からなる群から選択される。これらの基の中で特に好適なのは、全てのALK部分基(subgroup)が同一であるものである。
−CY11=CY12−が、好適には、−CH=CH−、−CF=CF−又は−CH=C(CN)−である。
本明細書において使用される際、「ハロゲン」は、F、Cl、Br又はI、好適には、F、Cl又はBrを含む。
本明細書において使用される際、−CO−、−C(=O)−及び−C(O)−が、カルボニル基、すなわち、構造
を有する基を意味することが理解される。
好適には、式I中のX及びXが、C(R)、C=(R)、Si(R)又はC=O、非常に好適には、C(R)又はC=(R)を表す。
好適には、式Iの単位は、下式:
(式中、X及びXが、上記及び以下に示される式Iの意味を有し、ここで、末端チオフェン環がまた、3位を基Rで置換されていてもよい)から選択される。好適な実施形態において、1つ又は両方の末端チオフェン環が、3位を基Rで置換される。
式I及びその好適な部分式の単位中、R及びRが、好適には、非置換であるか又は1つ以上のF原子で置換される、1〜30個のC原子を有する直鎖状、分枝鎖状又は環状アルキルを表す。
さらに好適には、R及びRのうちの一方がHであり、他方がHと異なり、好適には、非置換であるか又は1つ以上のF原子で置換される、1〜30個のC原子を有する直鎖状、分枝鎖状又は環状アルキルである。
さらに好適には、R及び/又はRが、互いに独立して、アリール及びヘテロアリールからなる群から選択され、これらのそれぞれが、任意選択で、フッ素化、アルキル化又はアルコキシ化され、4〜30個の環原子を有する。
式I中のR及び/又はRが、置換アリール又はヘテロアリールを表す場合、それは、好適には、1つ以上の基Lで置換され、ここで、Lが、P−Sp−、F、Cl、Br、I、−OH、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)NR00、−C(=O)X、−C(=O)R、−NR00、C(=O)OH、4〜20個の環原子を有する、任意選択で置換されるアリール又はヘテロアリール、又は1〜20個、好適には、1〜12個のC原子を有する直鎖状、分枝鎖状もしくは環状アルキルから選択され、ここで、O及び/又はS原子が、互いに直接連結されないように、1つ以上の非隣接CH基が、それぞれ互いに独立して、−O−、−S−、−NR−、−SiR00−、−C(=O)−、−C(=O)O−、−CY=CY−又は−C≡C−で任意選択で置換され、非置換であるか又は1つ以上のFもしくはCl原子又はOH基で置換され、Xが、ハロゲン、好適には、F、Cl又はBrであり、Y、Y、R及びR00が、上記及び以下に示される意味を有する。
さらに好適には、式I中の、R及び/又はRが、1〜30個のC原子を有する1つ以上の直鎖状、分枝鎖状又は環状アルキル基で置換されるアリール又はヘテロアリールを表し、O及び/又はS原子が、互いに直接連結されないように、1つ以上の非隣接CH基が、−O−、−S−、−C(O)−、−C(O)−O−、−O−C(O)−、−O−C(O)−O−、−NR−、−SiR00−、−CF−、−CHR=CR00−、−CY=CY−又は−C≡C−で任意選択で置換され、1つ以上のH原子が、F、Cl、Br、I又はCNで任意選択で置換される。
本発明に係る好適なポリマーは、式II:
−[(Ar−(U)−(Ar−(Ar]− II
(式中、
Uが、式Iの単位であり、
Ar、Ar、Arが、出現するごとに同一に又は異なって、互いに独立して、アリール又はヘテロアリールであり、これは、Uと異なり、好適には、5〜30個の環原子を有し、好適には、1つ以上の基Rで任意選択で置換され、
が、出現するごとに同一に又は異なって、F、Br、Cl、−CN、−NC、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(O)NR00、−C(O)X、−C(O)R、−C(O)OR、−NH、−NR00、−SH、−SR、−SOH、−SO、−OH、−NO、−CF、−SF、任意選択で置換されるシリル、任意選択で置換され、1つ以上のヘテロ原子を任意選択で含む、1〜40個のC原子を有するカルビル又はヒドロカルビルであり、
及びR00が、互いに独立して、H又は任意選択で置換されるC1〜40カルビル又はヒドロカルビルであり、好適には、H又は1〜12個のC原子を有するアルキルを表し、
が、ハロゲン、好適には、F、Cl又はBrであり、
a、b及びcが、出現するごとに同一に又は異なって、0、1又は2であり、
dが、出現するごとに同一に又は異なって、0又は1〜10の整数である)
の1つ以上の繰返し単位を含み、
このポリマーは、式II(式中、bが少なくとも1である)の少なくとも1つの繰返し単位を含む。
本発明に係るさらなる好適なポリマーは、式I又はIIの単位に加えて、任意選択で置換される単環式又は多環式アリール又はヘテロアリール基から選択される1つ以上の繰返し単位を含む。
これらのさらなる繰返し単位は、好適には、式III
−[(Ar−(A−(Ar−(Ar]− III
(式中、Ar、Ar、Ar、a、b、c及びdが、式IIにおいて定義されるとおりであり、Aが、アリール又はヘテロアリール基であり、これは、U及びAr1〜3と異なり、好適には、5〜30個の環原子を有し、上記及び以下に定義される1つ以上の基Rで任意選択で置換され、好適には、電子受容体特性を有するアリール又はヘテロアリール基から選択される)から選択され、このポリマーは、式III(式中、bが少なくとも1である)の少なくとも1つの繰返し単位を含む。
が、好適には、Rについて示される意味のうちの1つを有する。
本発明に係る共役ポリマーは、好適には、式IV:
(式中、
Aが、式I又はII又はその好適な部分式の単位であり、
Bが、Aと異なり、任意選択で置換される1つ以上のアリール又はヘテロアリール基を含む単位であり、好適には、式IIIから選択され、
xが、0より大きく1以下であり、
yが、0以上1未満であり、
x+yが1であり、
nが1より大きい整数である)
から選択される。
式IVの好適なポリマーは、下式
−[(Ar−U−Ar−(Ar IVa
−[(Ar−U−Ar−(Ar−Ar IVb
−[(Ar−U−Ar−(Ar−Ar−Ar IVc
−[(Ar−(U)−(Ar−(Ar IVd
−[(Ar−(U)−(Ar−(Ar−[(Ar−(A−(Ar−(Ar IVe
(式中、U、Ar、Ar、Ar、a、b、c及びdが、出現するごとに同一に又は異なって、式IIに示される意味のうちの1つを有し、Aが、出現するごとに同一に又は異なって、式IIIに示される意味のうちの1つを有し、x、y及びnが、式IVにおいて定義されるとおりであり、これらのポリマーが、交互又はランダムコポリマーであり得、式IVd及びIVe中、繰返し単位[(Ar−(U)−(Ar−(Ar]]の少なくとも1つ及び繰返し単位[(Ar−(A−(Ar−(Ar]の少なくとも1つの中で、bが少なくとも1である)
から選択される。
本発明に係るポリマーにおいて、繰返し単位の総数nは、好適には2〜10,000で
ある。繰返し単位の総数nは、好適には5以上であり、非常に好適には10以上であり、最適には50以上であり、好適には500以下であり、非常に好適には1,000以下であり、最適には2,000以下であり、nの上記の下限及び上限の任意の組合せを含む。
本発明のポリマーは、統計又はランダムコポリマー、交互コポリマー及びブロックコポリマー、ならびにそれらの組合せのようなホモポリマー及びコポリマーを含む。
特に好適なのは、以下の基から選択されるポリマーである:
−単位U又は(Ar−U)又は(Ar−U−Ar)又は(Ar−U−Ar)又は(U−Ar−Ar)又は(Ar−U−Ar−Ar)のホモポリマーからなる基A、すなわち、ここで、全ての繰返し単位が同一であり、
−同一の単位(Ar−U−Ar)及び同一の単位(Ar)によって形成されるランダム又は交互コポリマーからなる基B、
−同一の単位(Ar−U−Ar)及び同一の単位(A)によって形成されるランダム又は交互コポリマーからなる基C、
−同一の単位(Ar−U−Ar)及び同一の単位(Ar−A−Ar)によって形成されるランダム又は交互コポリマーからなる基D、
ここで、全てのこれらの基中、U、A、Ar、Ar及びArが、上記及び以下に定義されるとおりであり、基A、B及びC中、Ar、Ar及びArが、単結合と異なり、基D中、Ar及びArのうちの一方が、単結合も表し得る。
式IV及びIVa〜IVeの好適なポリマーは、式V
−鎖−R
(式中、「鎖」が、式IV又はIVa〜IVeのポリマー鎖を表し、R及びRが、互いに独立して、上に定義されるRの意味のうちの1つを有し、又は互いに独立して、H、F、Br、Cl、I、−CHCl、−CHO、−CR’=CR’’、−SiR’R’’R’’’、−SiR’X’X’’、−SiR’R’’X’、−SnR’R’’R’’’、−BR’R’’、−B(OR’)(OR’’)、−B(OH)、−O−SO−R’、−C≡CH、−C≡C−SiR’、−ZnX’又はエンドキャップ基を表し、X’及びX’’が、ハロゲンを表し、R’、R’’及びR’’’が、互いに独立して、式Iに示されるRの意味のうちの1つを有し、R’、R’’及びR’’’のうちの2つがまた、それらが結合されるヘテロ原子と一緒に環を形成し得る)
から選択される。
好適なエンドキャップ基R及びRが、H、C1〜20アルキル、又は任意選択で置換されるC6〜12アリールもしくはC2〜10ヘテロアリール、非常に好適には、H又はフェニルである。
式IV、IVa〜IVe及びVによって表されるポリマーにおいて、xが、単位Aのモル分率を表し、yが、単位Bのモル分率を表し、nが、重合度又は単位A及びBの総数を表す。これらの式は、A及びBのブロックコポリマー、ランダムもしくは統計コポリマー及び交互コポリマー、ならびにxが0より大きく、yが0である場合、Aのホモポリマーを含む。
本発明の別の態様は、式VI
−(Ar−U−(Ar−R VI
(式中、U、Ar、Ar、a及びbが、式IIの意味、又は上記及び以下に記載される好適な意味のうちの1つを有し、R及びRが、好適には、互いに独立して、Cl、Br、I、O−トシレート、O−トリフレート、O−メシレート、O−ノナフレート、−SiMeF、−SiMeF、−O−SO、−B(OZ、−CZ=C(Z、−C≡CH、−C≡CSi(Z、−ZnX及び−Sn(Zから
なる群から選択され、ここで、Xが、ハロゲン、好適には、Cl、Br又はIであり、Z1〜4が、それぞれが任意選択で置換されるアルキル及びアリールからなる群から選択され、2つの基Zがまた、一緒に環式基を形成し得る)
のモノマーに関する。
特に好適なのは、下式
−Ar−U−Ar−R VI1
−U−R VI2
−Ar−U−R VI3
−U−Ar−R VI4
(式中、U、Ar、Ar、R及びRが、式VIにおいて定義されるとおりである)
のモノマーである。
特に好適なのは、式I、II、III、IV、IVa〜IVe、V、VI及びそれらの部分式の繰返し単位、モノマー及びポリマーであり、ここで、Ar、Ar及びArのうちの1つ以上が、下式
(式中、X11及びX12のうちの一方がSであり、他方がSeであり、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17及びR18が、互いに独立して、Hを表し、又は上記及び以下に定義されるRの意味のうちの1つを有する)
からなる群から選択される、好適には、電子供与体特性を有するアリール又はヘテロアリールを表す。
さらに好適なのは、式I、II、III、IV、IVa〜IVe、V、VI及びそれらの部分式の繰返し単位、モノマー及びポリマーであり、ここで、A及び/又はArが、下式

(式中、X11及びX12のうちの一方がSであり、他方がSeであり、R11、R12、R13、R14、R15及びR16が、互いに独立して、Hを表し、又は上記及び以下に定義されるRの意味のうちの1つを有する)
からなる群から選択される、好適には、電子受容体特性を有するアリール又はヘテロアリールを表す。
下式の特に好適なコポリマー:
−(U)− IVa
−(U)−(Ar)− IVb
−(U−Ar)− IVc
(式中、U及びArが、式IIにおいて定義されるとおりであり、n、x及びyが、式IVにおいて定義されるとおりである)。
さらに好適なのは、好適な実施形態の以下のリストから選択される、式I〜VI及びそれらの部分式の繰返し単位、モノマー及びポリマーである:
−yが、0以上1以下であり、
−X及びXがC(R)であり、
−X及びXがC=(R)であり、
−X及びXがSi(R)であり、
−X及びXがC=Oであり、
−nが、少なくとも5、好適には少なくとも10、非常に好適には少なくとも50、2,000以下、好適には500以下である。
−Mが、少なくとも5,000、好適には少なくとも8,000、非常に好適には少なくとも10,000、好適には300,000以下、非常に好適には100,000以下であり、
−R及びRのうちの一方がHであり、他方がHと異なり、
−R及びRが、Hと異なり、
−R及び/又はRが、互いに独立して、1〜30個のC原子を有する第一級アルキル、3〜30個のC原子を有する第二級アルキル、及び4〜30個のC原子を有する第三級
アルキルからなる群から選択され、全てのこれらの基の中で、1つ以上のH原子が、Fで任意選択で置換され、
−R及び/又はRが、互いに独立して、アリール及びヘテロアリールからなる群から選択され、これらのそれぞれが、任意選択で、フッ素化、アルキル化又はアルコキシ化され、4〜30個の環原子を有し、
−R及び/又はRが、互いに独立して、1〜30個のC原子を有する第一級アルコキシ又はスルファニルアルキル、3〜30個のC原子を有する第二級アルコキシ又はスルファニルアルキル、及び4〜30個のC原子を有する第三級アルコキシ又はスルファニルアルキルからなる群から選択され、全てのこれらの基の中で、1つ以上のH原子が、Fで任意選択で置換され、
−R及び/又はRが、互いに独立して、アリールオキシ及びヘテロアリールオキシからなる群から選択され、これらのそれぞれが、任意選択でアルキル化又はアルコキシ化され、4〜30個の環原子を有し、
−R及び/又はRが、互いに独立して、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル及びアルキルカルボニルオキシからなる群から選択され、これらの全てが、直鎖状又は分枝鎖状であり、任意選択でフッ素化され、1〜30個のC原子を有し、
−R及び/又はRが、互いに独立して、F、Cl、Br、I、CN、R、−C(O)−R、−C(O)−O−R又は−O−C(O)−R、−SO−R、−SO−Rを表し、Rが、1〜30個のC原子を有する直鎖状、分枝鎖状又は環状アルキルであり、1つ以上の非隣接C原子が、−O−、−S−、−C(O)−、−C(O)−O−、−O−C(O)−、−O−C(O)−O−、−SO−、−SO−、−CR=CR00−又は−C≡C−で任意選択で置換され、1つ以上のH原子が、F、Cl、Br、I又はCNで任意選択で置換され、又はRが、非置換であるか又はハロゲン原子もしくは上に定義される1つ以上の基Rで置換される、4〜30個の環原子を有するアリール又はヘテロアリールであり、
−R及びR00が、H又はC〜C10−アルキルから選択され、
−R及びRが、H、ハロゲン、−CHCl、−CHO、−CH=CH−SiR’R’’R’’’、−SnR’R’’R’’’、−BR’R’’、−B(OR’)(OR’’)、−B(OH)、P−Sp、C〜C20−アルキル、C〜C20−アルコキシ、C〜C20−アルケニル、C〜C20−フルオロアルキル及び任意選択で置換されるアリール又はヘテロアリール、好適にはフェニルから選択され、
−R及びRが、好適には互いに独立して、Cl、Br、I、O−トシレート、O−トリフレート、O−メシレート、O−ノナフレート、−SiMeF、−SiMeF、−O−SO、−B(OZ、−CZ=C(Z、−C≡CH、C≡CSi(Z、−ZnX及び−Sn(Zからなる群から選択され、ここで、Xがハロゲンであり、Z1〜4が、それぞれが任意選択で置換されるアルキル及びアリールからなる群から選択され、2つの基Zがまた、環式基を形成し得る。
本発明の化合物は、文献に記載される、当業者に公知の方法にしたがって、又はその類似の方法で合成され得る。他の調製方法が、実施例から理解され得る。例えば、ポリマーは、山本カップリング、鈴木カップリング、スティルカップリング、薗頭カップリング、ヘックカップリング又はブッフバルトカップリングなどのアリール−アリールカップリング反応によって好適に調製され得る。鈴木カップリング及び山本カップリングが特に好適である。ポリマーの繰返し単位を形成するように重合されるモノマーは、当業者に公知の方法にしたがって調製され得る。
好適にはポリマーは、上記及び以下に記載される式VI又はそれらの好適な部分式のモノマーから調製される。
本発明の別の態様は、重合反応、好適にはアリール−アリールカップリング反応において、式Iの1つ以上の同一もしくは異なるモノマー単位又はVIのモノマーを、互いに及
び/又は1つ以上のコモノマーとカップリングすることによって、ポリマーを調製するための方法である。
好適なコモノマーは、下式
−(Ar−A−(Arc−
−Ar−R
−Ar−R
(式中、Ar、Ar、Ar、a及びcが、式IIの意味のうちの1つ又は上記及び以下に示される好適な意味のうちの1つを有し、Aが、式IIIの意味のうちの1つ又は上記及び以下に示される好適な意味のうちの1つを有し、R及びRが、式VIの意味のうちの1つ又は上記及び以下に示される好適な意味のうちの1つを有する)
から選択される。
非常に好適なのは、アリール−アリールカップリング反応において、式VI又は式VI1〜VI4から選択される1つ以上のモノマーを、式Cの1つ以上のモノマーと、及び任意選択で、式D及びEから選択される1つ以上のモノマーとカップリングすることによって、ポリマーを調製するための方法であり、ここで、好適にはR及びRが、Cl、Br、I、−B(OZ及び−Sn(Zから選択される。
例えば、本発明の好適な実施形態は、
a)アリール−アリールカップリング反応において、式VI1
−Ar−U−Ar−R VI1
のモノマーを、式D1
−Ar−R D1
のモノマーとカップリングすることによって、ポリマーを調製する方法、
又は
b)アリール−アリールカップリング反応において、式VI2
−U−R VI2
のモノマーを、式C1
−Ar−A−Ar−R C1
のモノマーとカップリングすることによって、ポリマーを調製する方法、
又は
c)アリール−アリールカップリング反応において、式VI2
−U−R VI2
のモノマーを、式C2
−A−R C2
のモノマーとカップリングすることによって、ポリマーを調製する方法、又は
d)アリール−アリールカップリング反応において、VI2
−U−R VI2
のモノマーを、式C1
−A−R C1
のモノマー及び式D1
−Ar−R D1
のモノマーとカップリングすることによって、ポリマーを調製する方法に関し、
ここで、R、R、U、A、Ar1,2が、式II、III及びVIにおいて定義されるとおりであり、R及びRが、好適には式VIにおいて定義されるCl、Br、I、−B(OZ及び−Sn(Zから選択される。
上記及び以下に記載される方法において使用される好適なアリール−アリールカップリング方法は、山本カップリング、熊田カップリング、根岸カップリング、鈴木カップリン
グ、スティルカップリング、薗頭カップリング、ヘックカップリング、C−H活性化カップリング、ウルマンカップリング又はブッフバルトカップリングである。特に好適なのは、鈴木カップリング、根岸カップリング、スティルカップリング及び山本カップリングである。鈴木カップリングは、例えば、国際公開第00/53656A1号パンフレットに記載されている。根岸カップリングは、例えば、ジャーナル・オブ・ケミカル・ソサイエティ・ケミカル・コミュニケーションズ(J.Chem.Soc.,Chem.Commun.)、1977年、683〜684に記載されている。山本カップリングは、例えば、T.山本ら著、プログレス・イン・ポリマー・サイエンス(Prog.Polym.Sci.)、1993年、77、1153〜1205、又は国際公開第2004/022626A1号パンフレットに記載されている。例えば、山本カップリングを用いた場合、2つの反応性ハライド基を有するモノマーが、好適には使用される。鈴木カップリングを用いた場合、2つの反応性ボロン酸又はボロン酸エステル基又は2つの反応性ハライド基を有するモノマーが、好適には使用される。スティルカップリングを用いた場合、2つの反応性スタンナン基又は2つの反応性ハライド基を有するモノマーが、好適には使用される。根岸カップリングを用いた場合、2つの反応性有機亜鉛基又は2つの反応性ハライド基を有するモノマーが、好適には使用される。
鈴木及びスティル重合が、ホモポリマーならびに統計、交互及びブロックランダムコポリマーを調製するのに使用され得る。統計又はブロックコポリマーが、例えば、上記のモノマーから調製され得、ここで、反応基のうちの1つがハロゲンであり、他の反応基が、ボロン酸、ボロン酸誘導体基及び/又はアルキルスタンナンである。統計、交互及びブロックコポリマーの合成は、例えば、国際公開第03/048225A2号パンフレット又は国際公開第2005/014688A2号パンフレットに詳細に記載されている。
特に、鈴木、根岸又はスティルカップリングのための好適な触媒は、Pd(0)錯体又はPd(II)塩から選択される。好適なPd(0)錯体は、Pd(PhP)などの少なくとも1つのホスフィンリガンドを有するものである。別の好適なホスフィンリガンドは、トリス(オルト−トリル)ホスフィン、すなわち、Pd(o−TolP)である。好適なPd(II)塩としては、酢酸パラジウム、すなわち、Pd(OAc)が挙げられる。あるいは、Pd(0)錯体は、Pd(0)ジベンジリデンアセトン錯体、例えばトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)、又はPd(II)塩、例えば、酢酸パラジウムを、ホスフィンリガンド、例えばトリフェニルホスフィン、トリス(オルト−トリル)ホスフィン又はトリ(tert−ブチル)ホスフィンと混合することによって調製され得る。鈴木カップリングは、塩基、例えば炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化リチウム、リン酸カリウム又は炭酸テトラエチルアンモニウムもしくは水酸化テトラエチルアンモニウムなどの有機塩基の存在下で行われる。山本カップリングは、Ni(0)錯体、例えばビス(1,5−シクロオクタジエニル)ニッケル(0)を用いる。
上記のハロゲンの代わりとして、式−O−SOの脱離基が使用され得、ここで、Zが、上述されるとおりである。このような脱離基の特定の例は、トシレート、メシレート及びトリフレートである。
式I〜VI及びそれらの部分式の繰返し単位、モノマー及びポリマーの特に好適な合成方法は、以下に示される合成スキームに例示されており、ここで、R1,2が、上に示される意味を有する。
2つのブロモベンゾチオフェン異性体の合成が、スキーム1に例示的に示される。
スキーム1
インダセノジベンゾチオフェンの合成が、スキーム2〜5に例示的に示される。
スキーム2
スキーム3
スキーム4
スキーム5
ジチア−ジシクロペンタ−ジベンゾチオフェンの合成が、スキーム6,7に例示的に示される。
スキーム6
スキーム7
インダセノジベンゾチオフェンの単独重合が、スキーム8に例示的に示される。
スキーム8
式中、X、X、A、A及びBが、式Iに定義されるとおりであり、Y=Br及びY=(B(OR)、又はY=Br及びY=SnRのいずれかである。
インダセノジベンゾチオフェンの共重合が、スキーム9に例示的に示される。
スキーム9
モノマー及びポリマーの新規な調製方法が、上記及び以下に記載され、本発明の別の態様である。
本発明に係る化合物及びポリマーはまた、混合物又はポリマーブレンド中で、例えば、モノマー化合物とともに、又は電荷輸送、半導体、導電、光伝導及び/又は発光半導体特性を有する他のポリマーとともに、又は例えば、OLEDデバイスにおける中間層又は電
荷阻止層として使用するための正孔阻止又は電子阻止特性を有するポリマーとともに使用され得る。ここで、本発明の別の態様は、上記の特性のうちの1つ以上を有する本発明に係る1つ以上のポリマー及び1つ以上のさらなるポリマーを含むポリマーブレンドに関する。これらのブレンドは、先行技術において記載され、当業者に公知の従来の方法によって調製され得る。典型的に、ポリマーは、互いに混合され、又は好適な溶媒に溶解され、溶液が組み合わされる。
本発明の別の態様は、上記及び以下に記載される1つ以上の小分子、ポリマー、混合物又はポリマーブレンドと、1つ以上の有機溶媒とを含む配合物に関する。
好適な溶媒は、脂肪族炭化水素、塩素化炭化水素、芳香族炭化水素、ケトン、エーテル及びそれらの混合物である。使用され得るさらなる溶媒としては、1,2,4−トリメチルベンゼン、1,2,3,4−テトラメチルベンゼン、ペンチルベンゼン、メシチレン、クメン、シメン、シクロヘキシルベンゼン、ジエチルベンゼン、テトラリン、デカリン、2,6−ルチジン、2−フルオロ−m−キシレン、3−フルオロ−o−キシレン、2−クロロベンゾトリフルオリド、N,N−ジメチルホルムアミド、2−クロロ−6−フルオロトルエン、2−フルオロアニソール、アニソール、2,3−ジメチルピラジン、4−フルオロアニソール、3−フルオロアニソール、3−トリフルオロ−メチルアニソール、2−メチルアニソール、フェネトール、4−メチルアニソール、3−メチルアニソール、4−フルオロ−3−メチルアニソール、2−フルオロベンゾニトリル、4−フルオロベラトロール、2,6−ジメチルアニソール、3−フルオロベンゾ−ニトリル、2,5−ジメチルアニソール、2,4−ジメチルアニソール、ベンゾニトリル、3,5−ジメチル−アニソール、Ν,Ν−ジメチルアニリン、安息香酸エチル、1−フルオロ−3,5−ジメトキシ−ベンゼン、1−メチルナフタレン、N−メチルピロリジノン、3−フルオロベンゾ−トリフルオリド、ベンゾトリフルオリド、ジオキサン、トリフルオロメトキシ−ベンゼン、4−フルオロベンゾトリフルオリド、3−フルオロピリジン、トルエン、2−フルオロ−トルエン、2−フルオロベンゾトリフルオリド、3−フルオロトルエン、4−イソプロピルビフェニル、フェニルエーテル、ピリジン、4−フルオロトルエン、2,5−ジフルオロトルエン、1−クロロ−2,4−ジフルオロベンゼン、2−フルオロピリジン、3−クロロフルオロベンゼン、1−クロロ−2,5−ジフルオロベンゼン、4−クロロフルオロベンゼン、クロロ−ベンゼン、o−ジクロロベンゼン、2−クロロフルオロベンゼン、p−キシレン、m−キシレン、o−キシレン又はo−、m−、及びp−異性体の混合物が挙げられる。比較的低い極性を有する溶媒が、一般に好適である。インクジェット印刷では、高沸点を有する溶媒及び溶媒混合物が好適である。スピンコーティングでは、キシレン及びトルエンのようなアルキル化ベンゼンが好適である。
特に好適な溶媒の例としては、以下に限定はされないが、ジクロロメタン、トリクロロメタン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、テトラヒドロフラン、アニソール、モルホリン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、1,4−ジオキサン、アセトン、メチルエチルケトン、1,2−ジクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロエタン、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、Ν,Ν−ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、テトラリン、デカリン、インダン、安息香酸メチル、安息香酸エチル、メシチレン及び/又はそれらの混合物が挙げられる。
溶液中の化合物又はポリマーの濃度は、好適には0.1〜10重量%、より好適には0.5〜5重量%である。任意選択で、溶液は、例えば、国際公開第2005/055248A1号パンフレットに記載されるように、レオロジー特性を調整するための1つ以上のバインダーも含む。
適切な混合及び熟成の後、溶液が、完全な溶液、境界線上の(borderline)
溶液又は不溶性のカテゴリーのうちの1つとして評価される。溶解性及び不溶性を分ける溶解性パラメータ−水素結合限界の輪郭を示すために等高線が描かれる。溶解性領域に入る「完全な」溶媒は、「クロウリー,J.D.(Crowley,J.D.)、テグ,G.S.Jr(Teague,G.S.Jr)及びロウ,J.W.Jr.(Lowe,J.W.Jr.)著、ジャーナル・オブ・ペイント・テクノロジー(Journal of Paint Technology)、1966年、38(496)、296」において公表されたような文献の値から選択され得る。「溶媒(Solvents)、W.H.エリス(W.H.Ellis)著、塗料技術協会連合会(Federation of Societies for Coatings Technology)、p9〜10、1986年」に記載されるように、溶媒ブレンドも使用されてもよく、特定され得る。このような手順は、本発明の両方のポリマーを溶解させる「非」溶媒のブレンドをもたらし得るが、ブレンド中の少なくとも1つの真溶媒を有することが望ましい。
本発明に係る化合物及びポリマーは、上記及び以下に記載されるように、デバイスにおけるパターン化OSC層にも使用され得る。最近のマイクロエレクトロニクスの用途のために、一般に、コスト(単位面積当たりより多くのデバイス)、及び電力消費を低減するために、小さい構造又はパターンを生成することが望ましい。本発明に係るポリマーを含む薄層のパターン化は、例えば、フォトリソグラフィー、電子ビームリソグラフィー又はレーザーパターニングによって行われ得る。
電子又は電気光学デバイスにおける薄層として使用するために、本発明の化合物、ポリマー、ポリマーブレンド又は配合物は、任意の好適な方法によって堆積され得る。デバイスの液体コーティングは、真空蒸着技術より望ましい。溶液堆積方法が特に好適である。本発明の配合物は、いくつかの液体コーティング技術の使用を可能にする。好適な堆積技術としては、以下に限定はされないが、浸漬コーティング、スピンコーティング、インクジェット印刷、ノズル印刷、レタープレス印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、ドクターブレードコーティング、ローラ印刷、逆ローラ印刷、オフセットリソグラフィー印刷、ドライオフセットリソグラフィー印刷、フレキソ印刷、ウェブ印刷、スプレーコーティング、カーテンコーティング、はけ塗りコーティング、スロットダイコーティング又はパッド印刷が挙げられる。
高解像度の層及びデバイスが作製される必要がある場合、インクジェット印刷が特に好適である。本発明の選択される配合物は、インクジェット印刷又は微小計量分配(microdispensing)によって、予め作製されたデバイス基板に適用され得る。好適には以下に限定はされないが、アプリオン(Aprion)、日立工機、インクジェット・テクノロジー(InkJet Technology)、オン・ターゲット・テクノロジー(On Target Technology)、ピコジェット(Picojet)、スペクトラ(Spectra)、トライデント(Trident)、ザール(Xaar)によって供給されるものなどの工業的な圧電印刷ヘッドが、有機半導体層を基板に適用するのに使用され得る。さらに、ブラザー、エプソン、コニカ、セイコーインスツル、東芝テックによって製造されるものなどの半工業的ヘッド又はマイクロドロップ(Microdrop)及びマイクロファブ(Microfab)によって製造されるものなどの単一ノズル微小計量分配器(microdispenser)が使用され得る。
インクジェット印刷又は微小計量分配によって適用するために、化合物又はポリマーは、まず、好適な溶媒に溶解される必要がある。溶媒は、上述される要件を満たさなければならず、選択される印刷ヘッドに対して有害作用を一切与えてはならない。さらに、溶媒は、印刷ヘッドの内側で溶液が乾燥することによって生じる操作上の問題を防止するために、100℃を超える、好適には140℃を超える、より好適には150℃を超える沸点を有するべきである。上に挙げた溶媒は別として、好適な溶媒としては、置換及び非置換
キシレン誘導体、ジ−C1〜2−アルキルホルムアミド、置換及び非置換アニソール及び他のフェノール−エーテル誘導体、置換されたピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピロリジノンなどの置換された複素環、置換及び非置換N,N−ジ−C1〜2−アルキルアニリン及び他のフッ素化又は塩素化芳香族が挙げられる。
インクジェット印刷によって、本発明に係る化合物又はポリマーを堆積するための好適な溶媒は、1つ以上の置換基によって置換されるベンゼン環を有するベンゼン誘導体を含み、ここで、1つ以上の置換基の中の炭素原子の総数が少なくとも3である。例えば、ベンゼン誘導体は、プロピル基又は3つのメチル基で置換されてもよく、いずれの場合も、合計で少なくとも3つの炭素原子がある。このような溶媒により、化合物又はポリマーとともに溶媒を含むインクジェット流体の形成が可能になり、噴霧の際にジェットの閉塞及び成分の分離が減少又は防止される。溶媒としては、以下の例のリストから選択されるものが挙げられる:ドデシルベンゼン、1−メチル−4−tert−ブチルベンゼン、テルピネオール、リモネン、イソデュレン、テルピノレン、シメン、ジエチルベンゼン。溶媒は、溶媒混合物、すなわち、2つ以上の溶媒の組合せであってもよく、各溶媒は、好適には100℃を超える、より好適には140℃を超える沸点を有する。このような溶媒は、堆積された層の膜形成も促進し、層中の欠陥を減少させる。
インクジェット流体(すなわち、溶媒と、バインダーと、半導体化合物との混合物)は、好適には20℃で1〜100mPa・秒、より好適には1〜50mPa・秒及び最適には1〜30mPa・秒の粘度を有する。
本発明に係るポリマーブレンド及び配合物は、例えば、表面活性化合物、平滑剤、湿潤剤、分散剤、疎水化剤、接着剤、流動性改良剤、消泡剤、脱気剤、反応性であっても又は非反応性であってもよい希釈剤、補助剤、ナノ粒子、着色剤、染料又は顔料、さらに、特に、架橋性バインダーが使用される場合、触媒、増感剤、安定剤、阻害剤、連鎖移動剤又は共反応性(co−reacting)モノマーから選択される1つ以上のさらなる成分又は添加剤をさらに含み得る。
本発明に係る化合物及びポリマーは、光学、電気光学、電子、エレクトロルミネセンス又は光輝性構成要素又はデバイスにおける、電荷輸送、半導体、導電、光伝導もしくは発光材料として有用である。これらのデバイスにおいて、本発明のポリマーは、典型的に、薄層又はフィルムとして適用される。
このため、本発明は、電子デバイスにおける半導体化合物、ポリマー、ポリマーブレンド、配合物又は層の使用も提供する。配合物は、様々なデバイス及び装置における高移動度の半導体材料として使用され得る。配合物は、例えば、半導体層又はフィルムの形態で使用され得る。したがって、別の態様において、本発明は、電子デバイスに使用するための半導体層であって、本発明に係る化合物、ポリマー、ポリマーブレンド又は配合物を含む層を提供する。層又はフィルムは、約30μm未満であり得る。様々な電子デバイスの用途では、厚さは、約1μm厚未満であり得る。層は、上記の溶液コーティング又は印刷技術のいずれかによって、例えば、電子デバイスの一部の上に堆積され得る。
本発明は、本発明に係る化合物、ポリマー、ポリマーブレンド、配合物又は有機半導体層を含む電子デバイスをさらに提供する。特に好適なデバイスは、OFET、TFT、IC、論理回路、コンデンサ、RFIDタグ、OLED、OLET、OPED,OPV、OPD、太陽電池、レーザーダイオード、光伝導体、光検出器、電子写真デバイス、電子写真記録デバイス、有機記憶デバイス、センサデバイス、電荷注入層、ショットキーダイオード、平坦化層、帯電防止フィルム、導電性基板及び導電性パターンである。
特に好適な電子デバイスは、OFET、OLED及びOPVデバイス、特に、バルクヘテロ接合(BHJ:bulk heterojunction)OPVデバイス及びOPDデバイスである。OFETにおいて、例えば、ドレインとソースとの間の能動半導体チャネルは、本発明の層を含み得る。別の例として、OLEDデバイスにおいて、電荷(正孔又は電子)注入又は輸送層は、本発明の層を含み得る。
OPV又はOPDデバイスに使用するために、本発明に係るポリマーは、p型(電子供与体)半導体及びn型(電子受容体)半導体を含むか又は含有し、より好適にはそれから本質的になり、非常に好適にはそれのみからなる配合物に使用されるのが好適である。p型半導体は、本発明に係るポリマーによって構成される。n型半導体は、酸化亜鉛(ZnO)、亜鉛スズ酸化物(ZTO)、酸化チタン(TiO)、酸化モリブデン(MoO)、酸化ニッケル(NiO)、又はセレン化カドミウム(CdSe)などの無機材料、あるいはグラフェン又はフラーレンもしくは置換フラーレン、例えば、ICBAのようなインデン−C60−フラーレンビス付加体、もしくは例えば、G.ユー(G.Yu)、J.ガオ(J.Gao)、J.C.ヒュメレン(J.C.Hummelen)、F.ウドゥル(F.Wudl)、A.J.ヒーガー(A.J.Heeger)著、サイエンス(Science)1995年、第270巻、p.1789以降に開示され、以下に示される構造を有する、「PCBM−C60」又は「C60PCBM」としても知られている(6,6)−フェニル−酪酸メチルエステル誘導体化メタノC60フラーレン、又は例えば、C61フラーレン基、C70フラーレン基、もしくはC71フラーレン基を有する構造的に類似の化合物、又は有機ポリマー(例えば、コークリー,K.M.(Coakley,K.M.)及びマギー,M.D.(McGehee,M.D.)著、ケミストリー・オブ・マテリアルズ(Chem.Mater.)2004年、16、4533を参照)などの有機材料であり得る。
本発明に係るポリマーは好適には、例えば、PCBM−C60、PCBM−C70、PCBM−C61、PCBM−C71、ビス−PCBM−C61、ビス−PCBM−C71、ICBA(1’,1’’,4’,4’’−テトラヒドロ−ジ[1,4]メタノナフタレノ(methanonaphthaleno)[1,2:2’,3’;56,60:2’’,3’’][5,6]フラーレン−C60−Ih)のようなフラーレンもしくは置換フラーレン、グラフェン、又は例えば、ZnO、TiO、ZTO、MoO、NiOのような金属酸化物などのn型半導体と混合されて、OPV又はOPDデバイスにおける活性層が形成される。デバイスは、好適には活性層の一方の側の透明又は半透明基板における第1の透明又は半透明電極、及び活性層の他方の側の第2の金属又は半透明電極をさらに含む。
さらに好適にはOPV又はOPDデバイスは、例えば、ZTO、MoO、NiOのような金属酸化物、例えばPEDOT:PSSのような共役ポリマー電解質、例えば、ポ
リトリアリールアミン(PTAA:polytriarylamine)のような共役ポリマー、例えばN,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(1−ナフチル)(1,1’−ビフェニル)−4,4’ジアミン(NPB:N,N’−diphenyl−N,N’−bis(1−naphthyl)(1,1’−biphenyl)−4,4’diamine)、N,N’−ジフェニル−N,N’−(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(TPD:N,N’−diphenyl−N,N’−(3−methylphenyl)−1,1’−biphenyl−4,4’−diamine)のような有機化合物などの材料を含む、正孔輸送層及び/又は電子阻止層として、あるいはZnO、TiOのような金属酸化物、例えば、LiF、NaF、CsFのような塩、例えば、ポリ[3−(6−トリメチルアンモニウムヘキシル)チオフェン]、ポリ(9,9−ビス(2−エチルヘキシル)−フルオレン]−b−ポリ[3−(6−トリメチルアンモニウムヘキシル)チオフェン]、又はポリ[(9,9−ビス(3’−(N,N−ジメチルアミノ)プロピル)−2,7−フルオレン)−alt−2,7−(9,9−ジオクチルフルオレン)]のような共役ポリマー電解質又は例えば、トリス(8−キノリノラト)−アルミニウム(III)(Alq)、4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリンのような有機化合物などの材料を含む、正孔阻止層及び/又は電子輸送層として働く1つ以上のさらなるバッファ層を、活性層と第1又は第2の電極との間に含む。
本発明に係るポリマーと、フラーレン又は修飾フラーレンとのブレンド又は混合物において、ポリマー:フラーレンの比率は、好適には重量基準で5:1〜1:5、より好適には重量基準で1:1〜1:3、最も好適には重量基準で1:1〜1:2である。5〜95重量%のポリマーバインダーも含まれてもよい。バインダーの例としては、ポリスチレン(PS)、ポリプロピレン(PP)及びポリメチルメタクリレート(PMMA)が挙げられる。
BHJ OPVデバイスにおける薄層を生成するために、本発明の化合物、ポリマー、ポリマーブレンド又は配合物は、任意の好適な方法によって堆積され得る。デバイスの液体コーティングが、真空蒸着技術より望ましい。溶液堆積方法が特に好適である。本発明の配合物は、いくつかの液体コーティング技術の使用を可能にする。好適な堆積技術としては、以下に限定はされないが、浸漬コーティング、スピンコーティング、インクジェット印刷、ノズル印刷、レタープレス印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、ドクターブレードコーティング、ローラ印刷、逆ローラ印刷、オフセットリソグラフィー印刷、ドライオフセットリソグラフィー印刷、フレキソ印刷、ウェブ印刷、スプレーコーティング、浸漬コーティング、カーテンコーティング、はけ塗りコーティング、スロットダイコーティング又はパッド印刷が挙げられる。OPVデバイス及びモジュールの作製のために、可撓性基板に適合する領域印刷(area printing)方法、例えば、スロットダイコーティング、スプレーコーティングなどが好適である。
本発明に係るポリマーと、C60又はC70フラーレン又はPCBMのような修飾フラーレンとのブレンド又は混合物を含有する好適な溶液又は配合物が調製されなければならない。配合物の調製の際、好適な溶媒は、p型及びn型の両方の構成要素の十分な溶解を確保するように選択されなければならず、選択された印刷方法によって導入される境界条件(例えばレオロジー特性)を考慮に入れなければならない。
有機溶媒が、一般に、この目的のために使用される。典型的な溶媒は、芳香族溶媒、ハロゲン化溶媒又は塩素化芳香族溶媒を含む塩素化溶媒であり得る。例としては、以下に限定はされないが、クロロベンゼン、1,2−ジクロロベンゼン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、ジクロロメタン、四塩化炭素、トルエン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、アニソール、モルホリン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、1,4−ジオキサン、アセトン、メチルエチルケトン、1,2−ジクロロエタ
ン、1,1,1−トリクロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロエタン、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、テトラリン、デカリン、インダン、安息香酸メチル、安息香酸エチル、メシチレン及びそれらの組合せが挙げられる。
OPVデバイスは、例えば、文献から公知の任意のタイプのものであり得る(例えば、ウォルドーフ(Waldauf)ら著、アプライド・フィジックス・レターズ(Appl.Phys.Lett.)、2006年、89、233517を参照されたい)。
本発明に係る第1の好適なOPVデバイスは、(下から上の順序で)以下の層:
−任意選択で、基板、
−好適には例えば、陽極として働くITOのような金属酸化物を含む高仕事関数電極、
−例えば、PEDOT:PSS(ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン):ポリ(スチレン−スルホネート)、又はTBD(N,N’−ジフェニル−N−N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’ビフェニル−4,4’−ジアミン)又はNBD(N,N’−ジフェニル−N−N’−ビス(1−ナフチルフェニル)−1,1’ビフェニル−4,4’−ジアミン)の有機ポリマー又はポリマーブレンドを好適には含む、任意選択の導電性ポリマー層又は正孔輸送層、
−BHJを形成する、例えば、p型/n型二重層として、又は別個のp型及びn型層として、又はブレンドもしくはp型及びn型半導体として存在し得る、p型及びn型有機半導体を含む、「活性層」とも呼ばれる層、
−任意選択で、例えば、LiFを含む、電子輸送特性を有する層、
−好適には例えば、陰極として働くアルミニウムのような金属を含む低仕事関数電極
を含み、
ここで、電極、好適には陽極のうちの少なくとも1つが、可視光に対して透過性であり、p型半導体が本発明に係るポリマーである。
本発明に係る第2の好適なOPVデバイスは、逆型OPVデバイスであり、(下から上の順序で)以下の層:
−任意選択で、基板、
−例えば、陰極として働くITOを含む、高仕事関数金属又は金属酸化物電極、
−好適にはTiO又はZnのような金属酸化物を含む、正孔阻止特性を有する層、
−BHJを形成する、例えば、p型/n型二重層として、又は別個のp型及びn型層として、又はブレンドもしくはp型及びn型半導体として存在し得る、電極間に位置する、p型及びn型有機半導体を含む活性層、
−例えば、PEDOT:PSS又はTBD又はNBDの有機ポリマー又はポリマーブレンドを好適には含む、任意選択の導電性ポリマー層又は正孔輸送層、
−例えば、陽極として働く銀のような高仕事関数金属を含む電極
を含み、
ここで、電極、好適には陰極のうちの少なくとも1つが、可視光に対して透過性であり、p型半導体が本発明に係るポリマーである。
本発明のOPVデバイスにおいて、p型及びn型半導体材料は、好適には上述されるように、ポリマー/フラーレン系のような材料から選択される。
活性層が、基板に堆積される場合、それは、ナノスケールレベルで相分離するBHJを形成する。ナノスケール相分離の説明については、デンラー(Dennler)ら著、IEEE論文集(Proceedings of the IEEE)、2005年、93(8)、1429又はホップ(Hoppe)ら著、アドバンスド・ファンクショナル・マテリアルズ(Adv.Func.Mater)、2004年、14(10)、1005を参照されたい。その際、任意選択のアニール工程が、ブレンドのモルホロジー、その結果
としてOPVデバイス性能を最適化するために必要であり得る。
デバイス性能を最適化するための別の方法は、相分離を適切な方法で促進するために高沸点の添加剤を含み得る、OPV(BHJ)デバイスの作製のための配合物を調製することである。1,8−オクタンジチオール、1,8−ジヨードオクタン、ニトロベンゼン、クロロナフタレン、及び他の添加剤が、高効率太陽電池を得るために使用されている。例が、J.ピート(J.Peet)ら著、ネイチャー・マテリアルズ(Nat.Mater.)、2007年、6、497又はフレシェ(Frechet)ら著、米国化学会誌(J.Am.Chem.Soc)、2010年、132、7595〜7597に開示されている。
本発明の化合物、ポリマー、配合物及び層は、半導体チャネルとしてOFETにおいて使用するのにも適している。このため、本発明は、ゲート電極と、絶縁(又はゲート絶縁体)層と、ソース電極と、ドレイン電極と、ソース及びドレイン電極を接続する有機半導体チャネルとを含むOFETも提供し、ここで、有機半導体チャネルは、本発明に係る化合物、ポリマー、ポリマーブレンド、配合物又は有機半導体層を含む。OFETの他の特徴は、当業者に周知である。
OSC材料がゲート誘電体とドレイン及びソース電極との間に薄膜として配置されるOFETが、一般に公知であり、例えば、米国特許第5,892,244号明細書、米国特許第5,998,804号明細書、米国特許第6,723,394号明細書及び背景技術セクションに引用される参照文献に記載されている。本発明に係る化合物の溶解特性を用いた低コストの製造、ひいては大きな表面の加工性のような利点のため、これらのFETの好適な用途は、集積回路、TFTディスプレイ及びセキュリティ用途などである。
OFETデバイス中のゲート、ソース及びドレイン電極ならびに絶縁層及び半導体層は、ソース及びドレイン電極が、絶縁層によってゲート電極から隔てられ、ゲート電極及び半導体層が両方とも絶縁層に接触し、ソース電極及びドレイン電極が両方とも半導体層に接触する限り、任意の順序で配置され得る。
本発明に係るOFETデバイスは、好適には:
−ソース電極、
−ドレイン電極、
−ゲート電極、
−半導体層、
−1つ以上のゲート絶縁体層、
−任意選択で、基板
を含み、
ここで、半導体層は、好適には上記及び以下に記載される化合物、ポリマー、ポリマーブレンド又は配合物を含む。
OFETデバイスは、トップゲート型デバイス又はボトムゲート型デバイスであり得る。OFETデバイスの好適な構造及び製造方法が、当業者に公知であり、文献、例えば、米国特許出願公開第2007/0102696A1号明細書に記載されている。
ゲート絶縁体層は、好適には例えば、市販のサイトップ(Cytop)809M(登録商標)又はサイトップ(Cytop)107M(登録商標)(旭硝子(Asahi Glass)製)のようなフルオロポリマーを含む。好適にはゲート絶縁体層は、絶縁体材料及び1つ以上のフッ素原子を含む1つ以上の溶媒(フルオロ溶媒)、好適にはパーフルオロ溶媒を含む配合物から、例えば、スピンコーティング、ドクターブレーディング(do
ctor blading)、ワイヤバーコーティング、スプレーもしくは浸漬コーティング又は他の公知の方法によって堆積される。好適なパーフルオロ溶媒は、例えば、FC75(登録商標)(アクロス(Acros)から入手可能、カタログ番号12380)である。例えば、パーフルオロポリマーテフロン(Teflon)AF(登録商標)1600もしくは2400(デュポン(DuPont)製)又はフルオロペル(Fluoropel)(登録商標)(サイトニックス(Cytonix)製)又はパーフルオロ溶媒FC
43(登録商標)(アクロス(Acros)、No.12377)のような他の好適なフルオロポリマー及びフルオロ溶媒が、先行技術において公知である。特に好適なのは、例えば、米国特許出願公開第2007/0102696A1号明細書又は米国特許第7,095,044号明細書に開示されるように、1.0〜5.0、非常に好適には1.8〜4.0の低い絶対誘電率(又は誘電率)を有する有機誘電体材料(「低誘電率材料(low k material)」)である。
セキュリティ用途において、トランジスタ又はダイオードなどの、本発明に係る半導体材料を含むOFET及び他のデバイスが、紙幣、クレジットカード又はIDカード、国の身分証明書、免許証又は切手、チケット、株券、小切手などのような金銭的価値を有する任意の製品のような有価証券を証明し、偽造を防止するためのRFIDタグ又はセキュリティマーキングに使用され得る。
あるいは、本発明に係る材料は、例えば、フラットパネルディスプレイ用途におけるアクティブディスプレイ材料として、又は例えば、液晶ディスプレイのようなフラットパネルディスプレイのバックライトとして、OLEDにおいて使用され得る。一般的なOLEDは、多層構造を用いて実現される。発光層は、一般に、1つ以上の電子輸送及び/又は正孔輸送層の間に挿入される。電圧を印加することによって、電荷担体としての電子及び正孔が、発光層に向かって移動し、ここで、それらの再結合が、励起、ひいては発光層に含まれるルモフォア(lumophor)単位のルミネセンスをもたらす。本発明の化合物、材料及びフィルムは、それらの電気特性及び/又は光学特性に対応して、電荷輸送層の1つ以上及び/又は発光層において用いられ得る。さらに、発光層内でのそれらの使用は、本発明に係る化合物、材料及びフィルムが、それ自体でエレクトロルミネセンス特性を示すか又はエレクトロルミネセンス基又は化合物を含む場合、特に有利である。OLEDに使用するための好適なモノマー、オリゴマー及びポリマー化合物又は材料の選択、特性評価ならびに処理は、一般に、当業者に公知であり、例えば、ミューラー(Mueller)ら著、シンセティック・メタルズ(Synth.Metals)、2000年、111〜112、31〜34、アルカラ(Alcala)著、応用物理学会誌(J.Appl.Phys.)、2000年、88、7124〜7128及びその中に引用される文献を参照されたい。
別の使用によれば、本発明に係る材料、特に、光輝性特性を示す材料が、欧州特許出願公開第0889350A1号明細書又はC.ウェダー(C.Weder)ら著、サイエンス(Science)、1998年、279、835〜837に記載されるように、例えば、ディスプレイデバイスの光源の材料として用いられ得る。
本発明のさらなる態様は、本発明に係る化合物の酸化型及び還元型の両方に関する。電子の損失又は獲得のいずれかにより、高い導電性を有する、高度に非局在化されたイオン性形態が形成される。これは、一般的なドーパントに曝露すると起こり得る。好適なドーパント及びドーピングの方法が、例えば、欧州特許第0528662号明細書、米国特許第5,198,153号明細書又は国際公開第96/21659号パンフレットから、当業者に公知である。
ドーピング方法は、典型的に、酸化還元反応において半導体材料を酸化剤又は還元剤で
処理して、適用されたドーパントに由来する対応する対イオンとともに、材料中に非局在化されたイオン性中心部を形成することを示唆する。好適なドーピング方法は、例えば、常圧又は減圧下におけるドーピング蒸気への曝露、ドーパントを含有する溶液中での電気化学的ドーピング、ドーパントを熱的に拡散されるべき半導体材料と接触させること、及びドーパントを半導体材料中にイオン注入することを含む。
電子が担体として使用される場合、好適なドーパントは、例えばハロゲン(例えば、I,Cl,Br,ICl,ICl,IBr,IF)、ルイス酸(例えば、PF,AsF,SbF,BF,BCl,SbCl,BBr,SO)、プロトン酸、有機酸、又はアミノ酸(例えば、HF,HCl,HNO,HSO,HClO,FSOH,ClSOH)、遷移金属化合物(例えば、FeCl,FeOCl,Fe(ClO,Fe(4−CHSO,TiCl,ZrCl,HfCl,NbF,NbCl,TaCl,MoF,MOCl,WF,WCl,UF,LnCl(ここで、Lnが、ランタノイドである)、アニオン(例えば、Cl,Br,I,I ,HSO ,SO 2−,NO ,ClO ,BF ,PF ,AsF ,SbF ,FeCl ,Fe(CN) 3−,アリール−SO などの様々なスルホン酸のアニオン)である。正孔が担体として使用される場合、ドーパントの例は、カチオン(例えば、H,Li,Na,K,Rb,Cs)、アルカリ金属(例えば、Li,Na,K,Rb,Cs)、アルカリ土類金属(例えば、Ca,Sr,Ba)、O,XeOF,(NO )(SbF ),(NO )(SbCl ),(NO )(BF ),AgClO,HIrCl,La(NO・6HO,FSOOOSOF,Eu,アセチルコリン,R(Rがアルキル基である),R(Rがアルキル基である),RAs(Rがアルキル基である)、及びR(Rがアルキル基である)である。
本発明の化合物の導電性形態は、以下に限定はされないが、OLED用途における電荷注入層及びITO平坦化層、フラットパネルディスプレイ及びタッチスクリーン用のフィルム、帯電防止フィルム、印刷導電性基板、プリント回路板及びコンデンサなどの電子的用途におけるパターン又は区域(tract)を含む用途において、有機「金属」として使用され得る。
本発明に係る化合物及び配合物はまた、例えば、コラー(Koller)ら著、ネイチャー・フォトニクス(Nat.Photonics)、2008年、2、684に記載されるように、有機プラズモン発光ダイオード(OPED:organic plasmon−emitting diode)に使用するのに好適であり得る。
別の使用によれば、本発明に係る材料は、例えば、米国特許出願公開第2003/0021913号明細書に記載されるように、単独で又は他の材料とともに、LCD又はOLEDデバイスにおける配向層において又は配向層として使用され得る。本発明に係る電荷輸送化合物の使用により、配向層の導電性を増大させることができる。LCDにおいて使用される場合、この増大された導電性により、切り換え可能なLCDセルにおける不都合な残留dcの影響を減少させ、画像の固着を抑制し、又は、例えば強誘電性LCDにおいて、強誘電性LCの自発分極電荷の切り換えによって生じる残留電荷を減少させることができる。配向層上に設けられた発光材料を含むOLEDデバイスに使用される場合、この増大された導電性により、発光材料のエレクトロルミネセンスを促進することができる。メソゲン又は液晶特性を有する本発明に係る化合物又は材料は、上述されるように、配向された異方性フィルムを形成することができ、これは、前記異方性フィルム上に設けられた液晶媒体における配向を誘発又は促進するために、配向層として特に有用である。本発明に係る材料はまた、米国特許出願公開第2003/0021913A1号明細書に記載されるように、光配向層において又は光配向層として使用するための光異性化可能な化合
物及び/又は発色団と組み合わされてもよい。
別の使用によれば、本発明に係る材料、特に、それらの水溶性の誘導体(例えば、極性又はイオン性側基を有する)又はイオンドーピングされた形態が、化学センサ又はDNA配列を検出及び識別するための材料として用いられ得る。このような使用は、例えば、L.チェン(L.Chen)、D.W.マクブランチ(D.W.McBranch)、H.ワン(H.Wang)、R.ヘルゲソン(R.Helgeson)、F.ウドゥル(F.Wudl)及びD.G.ウィッテン(D.G.Whitten)著、米国科学アカデミー紀要(Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.)、1999年、96、12287;D.ワン(D.Wang)、X.ゴン(X.Gong)、P.S.ヒーガー(P.S.Heeger)、F.リニンスランド(F.Rininsland)、G.C.バザン(G.C.Bazan)及びA.J.ヒーガー(A.J.Heeger)著、米国科学アカデミー紀要(Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.)、2002年、99、49;N.ディチェザレ(N.DiCesare)、M.R.ピノット(M.R.Pinot)、K.S.シャンツェ(K.S.Schanze)及びJ.R.ラコウィッツ(J.R.Lakowicz)著、ラングミュア(Langmuir)、2002年、18、7785;D.T.マックエイド(D.T.McQuade)、A.E.プレン(A.E.Pullen)、T.M.スワガー(T.M.Swager)著、ケミカル・レビューズ(Chem.Rev.)、2000年、100、2537に記載されている。
文脈上明白に他の意味に解すべき場合を除き、本明細書において使用される際、本明細書の用語の複数形は、単数形を含むものと解釈されるべきであり、逆もまた同様である。
本明細書の説明及び特許請求の範囲の全体を通して、「〜を含む(comprise)」及び「〜を含有する(contain)」という用語及びこれらの用語の活用形、例えば、「〜を含む(comprising)」及び「〜を含む(comprises)」は、「以下に限定はされないが、〜を含む(including but not limited to)」を意味し、他の構成要素を除外することは意図されない(除外しない)。
本発明の上記の実施形態に対する変形が、本発明の範囲内に含まれながら、行われ得ることが理解されるであろう。本明細書に開示される各特徴は、特に記載されない限り、同じ、同等又は同様の目的を果たす代替的な特徴で置き換えられ得る。したがって、特に記載されない限り、開示される各特徴は、一般的な一連の同等又は同様の特徴の一例に過ぎない。
本明細書に開示される特徴の全ては、このような特徴及び/又は工程の少なくともいくつかが互いに排他的である組合せを除いて、任意の組合せで組み合わされ得る。特に、本発明の好適な特徴は、本発明の全ての態様に適用可能であり、任意の組合せで使用され得る。同様に、非本質的な組合せで記載される特徴は、別々に(組み合わされずに)使用され得る。
上記及び以下において、特に記載されない限り、パーセンテージは、重量パーセントであり、温度は、℃で示される。誘電率ε(「絶対誘電率」)の値は、20℃及び1,000Hzで取られた値を示す。
これより、本発明が、以下の実施例を参照してより詳細に説明され、これらの実施例は、あくまでも例示的なものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
実施例1
(3−ブロモフェニル)−(2,2−ジメトキシエチル)スルファン
ジメチルスルホキシド(400cm)中の2−ブロモ−1,1−ジメトキシ−エタン(49.2g、0.29mol)及び3−ブロモ−ベンゼンチオール(50.0g、0.26mol)の溶液に、水(40cm)中の水酸化カリウム(18.0g、0.32mol)の溶液を加える。得られた溶液を、23℃で17時間撹拌する。反応混合物を40〜60石油(5×100cm)で抽出し、組み合わされた有機層を、塩水(2×100cm)で洗浄し、無水硫酸マグネシウム上で乾燥させ、ろ過する。ろ液を減圧下で濃縮したところ、(3−ブロモフェニル)−(2,2−ジメトキシエチル)スルファン(65.0g、89%)が無色油として得られる。MS(m/e):278(M+、100%)。H NMR(300MHz、CDCl)7.52〜7.50(1H,m,ArH)、7.33〜7.27(2H,m,ArH)、7.15(1H,dd,ArH,J 7.2、7.2)、4.53(1H,t,CH,J 5.6)、3.38(6H,s,CH)、3.12(2H,d,CH,J 5.6)。
4−ブロモベンゾ[b]チオフェン及び6−ブロモベンゾ[b]チオフェン
クロロベンゼン(500cm)とポリリン酸(150cm)との混合物に、(3−ブロモフェニル)−(2,2−ジメトキシエチル)スルファン(60.0g、0.22mol)を加える。得られた反応混合物を、130℃で1時間撹拌する。次に、反応混合物を23℃に冷却し、減圧下で濃縮する。粗生成物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(n−ヘプタン)を用いて精製したところ、4−ブロモベンゾ[b]チオフェン(11.2g、14%)が白色の結晶性固体として[MS(m/e):214(M+、100%)。H NMR(300MHz、CDCl)7.81(1H,d,ArH,J 8.0)、7.55〜7.47(3H,m,ArH)、7.20(1H,dd,ArH,J 7.9、7.9)]及び白色の結晶性固体として6−ブロモベンゾ[b]チオフェン(11.0g、24%)が得られる。MS(m/e):214(M+、99.0%)。H NMR(300MHz、CDCl)8.00〜8.03(1H,m,ArH)、7.68(1H,d,ArH,J 8.5)、7.47(1H,dd,ArH,J 1.8、8.5)、7.42(1H,d,ArH,J 5.5)、7.29(1H,dd,ArH,J 5.5、0.7)。
(6−ブロモベンゾ[b]チオフェン−2−イル)トリメチルシラン
リチウムジイソプロピルアミド(THF中の2.0M、31.0cm、62mmol)を、−30℃で30分間にわたって、窒素雰囲気下で、無水テトラヒドロフラン(150cm)中の6−ブロモ−ベンゾ[b]チオフェン(12.0g、56mmol)の溶液に滴下して加える。得られた溶液を、−20℃で2時間撹拌し、次に、クロロトリメチルシラン(6.7g、62mmol)でクエンチする。氷浴を除去し、反応混合物を23℃まで温め、17時間撹拌する。反応混合物を水(75cm)で希釈し、ジエチルエーテル(5×50cm)で抽出する。組み合わされた有機層を、塩水(50cm)で洗浄し、無水硫酸マグネシウム上で乾燥させ、ろ過し、溶媒を減圧下で除去する。粗生成物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(40〜60石油)を用いて精製したところ、(6−ブロモベンゾ[b]チオフェン−2−イル)トリメチルシラン(8.9g、55%)が得られる。MS(m/e):286(M+、96.5%)。H NMR(300MHz、CDCl)8.01(1H,s,ArH)、7.65(1H,d,ArH,J 8.4)、7.45〜7.41(1H,dd,ArH,J 1.8、8.4)、7.40(1H,s,ArH)、0.37(9H,s,CH)。
トリメチル(6−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)ベンゾ[blチオフェン−2−イル)シラン
窒素ガスを、1時間にわたって、無水1,4−ジオキサン(50cm)中の(6−ブロモ−ベンゾ[b]チオフェン−2−イル)−トリメチルシラン(2.0g、7.0mmol)、ビス(ピナコラト)ジボロン(2.1g、8.4mmol)、[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(II)(1.0g、1.3mmol)及び酢酸カリウム(4.1g、42mmol)の懸濁液に通してバブリングする。反応混合物を、100℃で17時間加熱し、23℃に冷まし、ジエチルエーテル(300cm)で希釈し、ろ過する。ろ液を減圧下で濃縮し、粗生成物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(40〜60石油)を用いて精製したところ、トリメチル(6−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)ベンゾ[b]チオフェン−2−イル)シラン(2.1g 87%)がクリーム色の固体として得られる。MS(m/e):332(M+、96.5%)。H NMR(300MHz、CDCl)8.36(1H,s,ArH)、7.80(1H,d,ArH,J 8.0)、7.73(1H,d,ArH,J 8.0)、7.46(1H,s,ArH)、1.37(12H,s,CH)、0.38(9H,s,CH)。
2,5−ビス−(2−トリメチルシラニル−ベンゾ[b]チオフェン−6−イル)−テレフタル酸ジエチルエステル
窒素ガスを、1時間にわたって、無水トルエン(40cm)中の2,5−ジブロモ−テレフタル酸ジエチルエステル(4.0g、11mmol)及びトリメチル(6−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)ベンゾ[b]チオフェン−2−イル)シラン(7.7g、23mmol)の溶液に通してバブリングする。次に、炭酸カリウム(6.1g、44mmol)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.6g、0.5mmol)を、反応混合物に加える。添加後、反応混合物を、120℃で17時間撹拌する。反応混合物を減圧下で濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジエチルエーテルに対する40〜60石油の勾配)を用いて精製したところ、2,5−ビス−(2−トリメチルシラニル−ベンゾ[b]チオフェン−6−イル)−テレフタル酸ジエチルエステル(3.5g 53%)が白色の固体として得られる。H NMR(300MHz、CDCl)8.05(2H,s,ArH)、7.95(2H,d,ArH,J 8.0)、7.49〜7.44(4H,m,ArH)、7.36(1H,s,ArH)、3.93(4H,q,CH,J 7.16)、0.72(6H,t,CH,J 7.1)、0.38(18H,s,CH)。
2,20−トリメチルシラニル−(6,12−ジヒドロ−6,6,12,12−テトラキス(4−ドデシルフェニル)−1,7−ジチア−ジシクロペンタ[a,h]−インデノ[1,2−b]フルオレン)
−78℃で、窒素雰囲気下で、無水テトラヒドロフラン(60cm)中の1−ブロモ−4−ドデシル−ベンゼン(3.4g、10mmol)の溶液に、t−ブチルリチウム(ヘプタン中の1.9M、10.9cm、21.0mmol)を、30分間にわたって滴下して加えた後、1時間撹拌する。無水テトラヒドロフラン(20cm)中の2,5−ビス−(2−トリメチルシラニル−ベンゾ[b]チオフェン−6−イル)−テレフタル酸ジエチルエステル(1.6g、2.5mmol)の溶液を一度に加えた後、23℃で17時間撹拌する。次に、反応混合物を、水(100cm)でクエンチし、ジエチルエーテル(3×75cm)で抽出する。組み合わされた有機層を、水(50cm)、塩水(50cm)で洗浄し、無水硫酸マグネシウム上で乾燥させ、次に、ろ過する。ろ液を減圧下で濃縮し、メタノール(50cm)を用いて研和し、固体をろ過によって収集したところ、粗製[4−[ビス−(4−ドデシル−フェニル)−ヒドロキシ−メチル]−2,5−ビス−(2−トリメチルシラニル−ベンゾ[b]チオフェン−6−イル)−フェニル]−ビス−(4−ドデシル−フェニル)−メタノールが得られる。23℃で、アンバーリスト(amberlyst)15(2.0g)及び無水トルエン(50cm)の脱気し
た懸濁液に、粗製[4−[ビス−(4−ドデシル−フェニル)−ヒドロキシ−メチル]−2,5−ビス−(2−トリメチルシラニル−ベンゾ[b]チオフェン−6−イル)−フェニル]−ビス−(4−ドデシル−フェニル)−メタノールを加える。得られた懸濁液を、窒素雰囲気下で、23℃で17時間撹拌する。得られた懸濁液をろ過し、ジクロロメタン(100cm)で洗浄する。ろ液を減圧下で濃縮し、粗製物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(40〜60石油)を用いて精製したところ、2,20−トリメチルシラニル−(6,12−ジヒドロ−6,6,12,12−テトラキス(4−ドデシルフェニル)−1,7−ジチア−ジシクロペンタ[a,h]−インデノ[1,2−b]フルオレン)(380mg、10%)が薄いクリーム色の固体として得られる。H NMR(300MHz、CDCl)7.82(2H,s,ArH)、7.79(2H,d,ArH,J
8.1)、7.72(2H,d,ArH,J 8.1)、7.46(2H,s,ArH)、7.21(8H,d,ArH,J 8.3)、7.05(8H,d,ArH,J 8.3)、2.57〜2.52(8H,m,CH)、1.65〜1.49(8H,m,CH)、1.38〜1.15(72H,m,CH)、0.87(12H,t,CH,J 6.5)、0.30(18H,s,CH)。
2,20−ジブロモ−(6,12−ジヒドロ−6,6,12,12−テトラキス(4−ドデシルフェニル)−1,7−ジチア−ジシクロペンタ[a,h]−インデノ[1,2−b]フルオレン)
1−ブロモ−ピロリジン−2,5−ジオン(84.5mg、0.48mmol)を、0℃で、光のない状態で、窒素雰囲気下で、無水テトラヒドロフラン(20cm)中の2,20−トリメチルシラニル−(6,12−ジヒドロ−6,6,12,12−テトラキス(4−ドデシルフェニル)−1,7−ジチア−ジシクロペンタ[a,h]−インデノ[1,2−b]フルオレン)(300mg、0.24mmol)の溶液に何回かに分けて加える。添加後、反応混合物を、23℃で17時間撹拌する。反応混合物を減圧下で濃縮し、粗生成物を、アセトン:メチルエチルケトン(20cm、1:1)から再結晶化させたところ、2,20−ジブロモ−(6,12−ジヒドロ−6,6,12,12−テトラキス(4−ドデシルフェニル)−1,7−ジチア−ジシクロペンタ[a,h]−インデノ[1,2−b]フルオレン)(200mg、66%)が白色の結晶性固体として得られる。H NMR(300MHz、CDCl)7.80(2H,s,ArH)、7.71(2H,d,ArH,J 8.2)、7.66(2H,d,ArH,J 8.2)、7.32(2H,s,ArH)、7.15(8H,d,ArH,J 8.4)、7.06(8H,d,ArH,J 8.4)、2.57〜2.52(8H,m,CH)、1.61〜1.50(8H,m,CH)、1.39〜1.16(72H,m,CH)、0.87(12H,t,CH,J 6.6)。
ポリ[2,20−(6,12−ジヒドロ−6,6,12,12−テトラキス(4−ドデシルフェニル)−1,7−ジチア−ジシクロペンタ[a,h]−インデノ[1,2−b]フルオレン)]−alt−[2,2’−ビチオフェン](ポリマー1)
窒素ガスを、1時間にわたって、無水トルエン(2cm)及び無水N,N−ジメチルホルムアミド(0.5cm)中の、2,20−ジブロモ−(6,12−ジヒドロ−6,6,12,12−テトラキス(4−ドデシルフェニル)−1,7−ジチア−ジシクロペンタ[a,h]−インデノ[1,2−b]フルオレン)(200mg、0.133mmol)と、5,5’−ビス−トリメチルスタンニル−[2,2’]ビチオフェニル(65.5mg、0.133mmol)との混合物に通してバブリングする。トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(4.9mg、0.005mmol)及びトリ−o−トリル−ホスフィン(6.5mg、0.02mmol)を反応混合物に加えた後、120℃で65時間加熱する。反応混合物をメタノール(100cm)に注ぎ入れ、ポリマー沈殿物をろ過によって収集する。粗製ポリマーを、メタノール、アセトン、40〜60石油、80〜100石油、シクロヘキサン、クロロホルム及びクロロベンゼンの順次のソックスレー抽出に供する。クロロベンゼン抽出物をメタノール(200cm)に注ぎ入れ、ポリマー沈殿物をろ過によって収集したところ、ポリ[2,20−(6,12−ジヒドロ−6,6,12,12−テトラキス(4−ドデシルフェニル)−1,7−ジチア−ジシクロペンタ[a,h]−インデノ[1,2−b]フルオレン)]−alt−[2,2’ビチオフェン](150mg、75%)が濃い赤色の固体として得られる。GPC(クロロベンゼン、50℃)M=65,900g/mol、M=183,400g/mol。GPC(1,2,4−トリクロロベンゼン、140℃)M=62,600g/mol、M=128,700g/mol。
ポリ[2,20−(6,12−ジヒドロ−6,6,12,12−テトラキス(4−ドデシルフェニル)−1,7−ジチア−ジシクロペンタ[a,h]−インデノ[1,2−b]フルオレン)]−alt−[2,7−[9,10−ジオクチル−フェナントレン)](ポリマー2)
窒素ガスを、1時間にわたって、トルエン(3cm)と、1,4−ジオキサン(3cm)と、水(3cm)との混合物中の、2,7−ジ([1,3,2]ジオキサボロラン)−9,10−ジオクチル−フェナントレン(65.1mg、0.120mmol)と、2,20−ジブロモ−(6,12−ジヒドロ−6,6,12,12−テトラキス(4−ドデシルフェニル)−1,7−ジチア−ジシクロペンタ[a,h]−インデノ[1,2−b]フルオレン)(180mg、0.120mmol)と、リン酸カリウム一水和物(0.2g、1.1mmol)との混合物に通してバブリングする。トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(2.7mg、0.003mmol)及びトリ−o−トリル−ホスフィン(5.8mg、0.019mmol)を反応混合物に加えた後、100℃で3時間加熱する。反応混合物をメタノール(100cm)に注ぎ入れ、ポリマー沈殿物をろ過によって収集する。粗製ポリマーを、メタノール、アセトン、40〜60石油、
80〜100石油、シクロヘキサン及びクロロホルムの順次のソックスレー抽出に供する。クロロホルム抽出物をメタノール(150cm)に注ぎ入れ、ポリマー沈殿物をろ過によって収集したところ、ポリ[2,20−(6,12−ジヒドロ−6,6,12,12−テトラキス(4−ドデシルフェニル)−1,7−ジチア−ジシクロペンタ[a,h]−インデノ[1,2−b]フルオレン)]−alt−[2,7−(9,10−ジオクチル−フェナントレン)](170mg 81%)が黒色の固体として得られる。GPC(1,2,4−トリクロロベンゼン、140℃)M=15,200g/mol、M=26,100g/mol。
実施例2
ジエチル2,5−ジ(ベンゾ[b]チオフェン−4−イル)テレフタレート
マグネシウム削りくず(0.91g、36mmol)と無水テトラヒドロフラン(20cm)との混合物に、4−ブロモベンゾ[b]チオフェン(7.0g、33mmol)を加え、混合物を75℃で17時間加熱する。得られた懸濁液を、−78℃で、無水テトラヒドロフラン(20cm)中のトリブチルスズクロリド(16g、49mmol)の溶液に注入する。氷浴を除去し、得られた混合物を、23℃で17時間撹拌する。反応混合物を、水(100cm)でクエンチし、40〜60石油(5×50cm)で抽出する。組み合わされた有機相を、塩水(50cm)で洗浄し、硫酸マグネシウム上で乾燥させ、ろ過し、溶媒を減圧下で除去したところ、粗製(4−トリブチルスタンニル−ベンゾ[b]チオフェン−2−イル)が得られる。窒素ガスを、無水N,N−ジメチルホルムアミド(50cm)中の2,5−ジブロモ−テレフタル酸ジエチルエステル(2.3g、6.0mmol)の懸濁液に通して1時間バブリングし、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(0.3g、0.3mmol)及びトリ(o−トリル)ホスフィン(0.2g、0.6mmol)を加える。得られた混合物を90℃に加熱し、調製された(4−トリブチルスタンニル−ベンゾ[b]チオフェン−2−イル)を加える。反応混合物を、90℃で17時間撹拌する。反応混合物を減圧下で濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジエチルエーテルに対する40〜60石油の勾配)を用いて精製したところ、ジエチル2,5−ジ(ベンゾ[b]チオフェン−4−イル)テレフタレート(0.9g、31%)が白色の固体として得られる。H NMR(300MHz、CDCl)8.05(2H,s,ArH)、7.95(2H,d,ArH,J 8.0)、7.49〜7.44(4H,m,ArH)、7.37(2H,d,ArH,J 5.5)、7.28(2H,d,ArH,J 5.5)、3.92(4H,q,CH,J 7.2)、0.72(6H,t,2CH,J 7.2)。
6,12−ジヒドロ−6,6,12,12−テトラキス(4−ドデシルフェニル)−3,9−ジチア−ジシクロペンタ[c,f]−インデノ[1,2−b]フッ素
−78℃で、窒素雰囲気下で、無水テトラヒドロフラン(100cm)中の1−ブロモ−4−ドデシル−ベンゼン(1.8g、5.5mmol)の溶液に、t−ブチルリチウム(ヘプタン中の1.7M、6.5cm、11mmol)を30分間にわたって滴下して加えた後、1時間撹拌する。2,5−ビス−ベンゾ[b]チオフェン−4−イル−テレフタル酸ジエチルエステル(0.54g、1.1mmol)を一度に加えた後、23℃で17時間撹拌する。次に、反応混合物を、水(125cm)でクエンチし、ジエチルエーテル(3×50cm)で抽出する。組み合わされた有機層を、水(50cm)、塩水(50cm)で洗浄し、無水硫酸マグネシウム上で乾燥させ、次に、ろ過する。ろ液を減圧下で濃縮し、メタノール(50cm)を用いて研和し、固体をろ過によって収集したところ、粗製{2,5−ビス−ベンゾ[b]チオフェン−6−イル−4−[ヒドロキシ−ビス−(4−ドデシル−フェニル)−メチル]−フェニル}−ビス−(4−オクチル−フェニル)−メタノールが得られる。窒素雰囲気下で、無水ジクロロメタン(100cm)中のトルエン−4−スルホン酸(2.1g、12mmol)の懸濁液に、{2,5−ビス−ベンゾ[b]チオフェン−6−イル−4−[ヒドロキシ−ビス−(4−ドデシル−フェニル)−メチル]−フェニル}−ビス−(4−オクチル−フェニル)−メタノールを一度に加える。得られた懸濁液を、窒素雰囲気下で、23℃で17時間撹拌する。反応混合物を減圧下で濃縮し、シリカゲルクロマトグラフィー(ジクロロメタンに対する40〜60石油の勾配)を用いて精製したところ、6,12−ジヒドロ−6,6,12,12−テトラキス(4−ドデシルフェニル)−3,9−ジチア−ジシクロペンタ[c,f]−インデノ[1,2−b]フルオレン(760mg、51%)が白色の固体として得られる。H NMR(300MHz、CDCl)8.13(2H,s,ArH)、7.90(2H,d,ArH,J 5.5)、7.89(2H,d,ArH,J 8.0)、7.62(2H,d,ArH,J 5.5)、7.44(2H,d,ArH,J 8.0)、7.25(8H,d,ArH,J 8.3)、7.08(8H,d,ArH,J 8.3)、2.59〜2.53(8H,m,CH)、1.66〜1.55(8H,m,CH)、1.38〜1.20(72H,m,CH)、0.89(12H,t,CH,J 7.5)。
2,18−ジブロモ−(6,12−ジヒドロ−6,6,12,12−テトラキス(4−ドデシルフェニル)−3,9−ジチア−ジシクロペンタ[c,f]−インデノ[1,2−b]フルオレン)
1−ブロモ−ピロリジン−2,5−ジオン(147mg、0.82mmol)を、0℃で、光のない状態で、窒素雰囲気下で、クロロホルム(50cm)及び酢酸(20cm)中の6,12−ジヒドロ−6,6,12,12−テトラキス(4−ドデシルフェニル)−3,9−ジチア−ジシクロペンタ[c,f]−インデノ[1,2−b]フルオレン(500mg、0.37mmol)の溶液に何回かに分けて加える。添加後、反応混合物を、23℃で17時間撹拌する。反応混合物を減圧下で濃縮し、粗生成物を、n−ヘプタン及びジエチルエーテル(40cm、1:1)から結晶化させたところ、2,18−ジブロモ−(6,12−ジヒドロ−6,6,12,12−テトラキス(4−ドデシルフェニル)−3,9−ジチア−ジシクロペンタ[c,f]−インデノ[1,2−b]フルオレン)(98mg 18%)が白色の結晶性固体として得られる。H NMR(300MHz、CDCl)8.03(2H,s,ArH)、7.94(2H,d,ArH,J 5.5)、7.65(2H,d,ArH,J 5.5)、7.54(2H,s,ArH)、7.20(8H,d,ArH,J 8.3)、7.08(8H,d,ArH,J 8.3)、2.57〜2.52(8H,m,CH)、1.63〜1.53(8H,m,CH)、1.32〜1.16(72H,m,CH)、0.87(12H,t,CH,J 7.5)。
ポリ[2,18−[(6,12−ジヒドロ−6,6,12,12−テトラキス(4−ドデシルフェニル)−3,9−ジチア−ジシクロペンタ[c,f]−インデノ[1,2−b]フルオレン)]]−alt−[2,5−チエノ[3,2−b]チオフェン](ポリマー3)
窒素ガスを、1時間にわたって、2,18−ジブロモ−(6,12−ジヒドロ−6,6,12,12−テトラキス(4−ドデシルフェニル)−3,9−ジチア−ジシクロペンタ[c,f]−インデノ[1,2−b]フルオレン)(200.0mg、0.133mmo
l)と、5,5’−ビス−トリメチルスタンニル−[2,2’]ビチオフェニル(62.0mg、0.133mmol)と、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(1.9mg、0.003mmol)と、トリ−o−トリル−ホスフィン(3.2mg、0.01mmol)と、無水トルエン(6cm)との混合物に通してバブリングする。次に、反応混合物を、100℃の予熱した油浴中で15分間加熱する。ブロモベンゼン(0.03cm)を加え、混合物を、100℃で10分間加熱する。次に、トリブチル−フェニル−スタンナン(0.13cm)を加え、混合物を100℃で20分間加熱する。混合物を少し冷まし、撹拌されたメタノール(100cm)に注ぎ入れ、固体をろ過によって収集する。粗製ポリマーを、アセトン、40〜60石油、シクロヘキサン及びクロロホルムの順次のソックスレー抽出に供する。クロロホルム抽出物を減圧下で濃縮し、メタノール(300cm)に注ぎ入れ、固体をろ過によって収集したところ、ポリ[2,18−[(6,12−ジヒドロ−6,6,12,12−テトラキス(4−ドデシルフェニル)−3,9−ジチア−ジシクロペンタ[c,f]−インデノ[1,2−b]フルオレン)]]−alt−[2,5−チエノ[3,2−b]チオフェン)(180mg、83%)が濃い赤色の固体として得られる。GPC(クロロベンゼン、50℃)M=29,000g/mol、M=54,000g/mol。
実施例3
トランジスタの作製及び測定
トップゲート型の薄膜有機電界効果トランジスタ(OFET)を、フォトリソグラフィーにより画定されたAuソース−ドレイン電極を用いて、ガラス基板上に作製した。ジクロロベンゼン中の有機半導体の7mg/cmの溶液を、上にスピンコーティングし、その後、フルオロポリマー誘電体材料(ドイツのメルク(Merck)製のリシコン(Lisicon)(登録商標)D139)のスピンコーティングが続いた。最後に、フォトリソグラフィーにより画定されたAuゲート電極を蒸着した。トランジスタデバイスの電気特性評価を、周囲空気雰囲気中で、コンピュータ制御のアジレント4155C半導体パラメータ・アナライザ(Agilent 4155C Semiconductor Parameter Analyser)を用いて行った。飽和領域における電荷担体移動度(μsat)を計算した。飽和領域(V>(V−V))における電界効果移動度を、式(1):
(式中、Wが、チャネル幅であり、Lが、チャネル長さであり、Cが、絶縁層の静電容量であり、Vが、ゲート電圧であり、Vが、ターンオン電圧であり、μsatが、飽和領域における電荷担体移動度である)
を用いて計算した。ターンオン電圧(V)を、ソース−ドレイン電流の発生として測定した。
例えば、トップゲート型のOFETにおけるポリマー1の移動度(μsat)は、0.06cm/Vsである。
図1は、上述されるように作製されるトップゲート型のOFETの輸送特性及び電荷担体移動度を示し、ここで、ポリマー1は、有機半導体として使用される。

Claims (22)

  1. 式I
    (式中、
    及びXが、互いに独立して、C(R)、C=C(R)、Si(R)又はC=Oを表し、
    が、
    であり、ここで、前記チオフェン環がまた、3位を基Rで置換されていてもよく、
    が、
    であり、ここで、前記チオフェン環がまた、3位を基Rで置換されていてもよく、
    Bが、
    であり、
    及びRが、互いに独立して、H、1〜30個のC原子を有する直鎖状、分枝鎖状又は環状アルキルを表し、O及び/又はS原子が、互いに直接連結されないように、1つ以上の非隣接CH基が、−O−、−S−、−C(O)−、−C(S)−、−C(O)−O
    −、−O−C(O)−、−NR−、−SiR00−、−CF−、−CHR=CR00−、−CY=CY−又は−C≡C−で任意選択で置換され、1つ以上のH原子が、F、Cl、Br、I又はCNで任意選択で置換され、又は好適にはハロゲンで又は上記のアルキル又は環状アルキル基のうちの1つ以上で任意選択で置換される、4〜20個の環原子を有するアリール、ヘテロアリール、アリールオキシ又はヘテロアリールオキシを表し、
    及びYが、互いに独立して、H、F、Cl又はCNを表し、
    及びR00が、互いに独立して、H又は任意選択で置換されるC1〜40カルビル又はヒドロカルビルを表し、好適にはH又は1〜12個のC原子を有するアルキルを表す)の1つ以上の単位を含むポリマー。
  2. 式I中、X及びXが、C(R)又はC=(R)を表すことを特徴とする、請求項1に記載のポリマー。
  3. 式Iの前記単位が、下式:
    (式中、R及びRが、請求項1に示される意味を有する)
    から選択されることを特徴とする、請求項1又は2に記載のポリマー。
  4. 式II
    −[(Ar−(U)−(Ar−(Ar]− II
    (式中、
    Uが、請求項1〜3のいずれか一項において定義される式Iの単位であり、
    Ar、Ar、Arが、出現するごとに同一に又は異なって、互いに独立して、アリール又はヘテロアリールであり、これは、Uと異なり、好適には5〜30個の環原子を有し、好適には1つ以上の基Rで任意選択で置換され、
    が、出現するごとに同一に又は異なって、F、Br、Cl、−CN、−NC、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(O)NR00、−C(O)X、−C(
    O)R、−NH、−NR00、−SH、−SR、−SOH、−SO、−OH、−NO、−CF、−SF、任意選択で置換されるシリル、任意選択で置換され、1つ以上のヘテロ原子を任意選択で含む、1〜40個のC原子を有するカルビル又はヒドロカルビルであり、
    及びR00が、互いに独立して、H又は任意選択で置換されるC1〜40カルビル又はヒドロカルビルであり、
    が、ハロゲン、好適にはF、Cl又はBrであり、
    a、b、cが、出現するごとに同一に又は異なって、0、1又は2であり、
    dが、出現するごとに同一に又は異なって、0又は1〜10の整数である)
    の1つ以上の単位を含み、
    式II(式中、bが少なくとも1である)の少なくとも1つの繰返し単位を含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載のポリマー。
  5. 式III
    −[(Ar−(A−(Ar−(Ar]− III
    (式中、Ar,Ar,Ar,a,b,c,dが、請求項4において定義されるとおりであり、Aが、アリール又はヘテロアリール基であり、これは、U及びAr1〜3と異なり、5〜30個の環原子を有し、請求項4において定義される1つ以上の基Rで任意選択で置換され、電子受容体特性を有するアリール又はヘテロアリール基から選択される)
    から選択される1つ以上の繰返し単位をさらに含み、式III(式中、bが少なくとも1である)の少なくとも1つの繰返し単位を含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載のポリマー。
  6. 式IV:
    (式中、
    Aが、請求項1〜3のいずれか一項において定義される式Iの単位であり、
    Bが、Aと異なり、任意選択で置換される1つ以上のアリール又はヘテロアリール基を含む単位であり、好適には請求項5において定義される式IIIから選択され、
    xが、0より大きく1以下であり、
    yが、0以上1未満であり、
    x+yが1であり、
    nが1より大きい整数である)
    から選択されることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリマー。
  7. 下式
    −[(Ar−U−Ar−(Ar IVa
    −[(Ar−U−Ar−(Ar−Ar IVb
    −[(Ar−U−Ar−(Ar−Ar−Ar IVc
    −[(Ar−(U)−(Ar−(Ar IVd
    −[(Ar−(U)−(Ar−(Ar−[(Ar−(A−(Ar−(Ar IVe
    (式中、U,Ar,Ar,Ar,a,b,c,dが、出現するごとに同一に又は異なって、請求項6に示される意味のうちの1つを有し、Aが、出現するごとに同一に又は異なって、請求項5に示される意味のうちの1つを有し、x、y及びnが、請求項6に
    おいて定義されるとおりであり、これらのポリマーが、交互又はランダムコポリマーであり得、式IVd及びIVe中、繰返し単位[(Ar−(U)−(Ar−(Ar]の少なくとも1つ及び繰返し単位[(Ar−(A−(Ar−(Ar]の少なくとも1つの中で、bが少なくとも1である)
    から選択されることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載のポリマー。
  8. 式V
    −鎖−R
    (式中、「鎖」が、請求項6又は7において定義される式IV又はIVa〜IVeから選択されるポリマー鎖であり、R及びRが、互いに独立して、請求項1において定義されるRの意味のうちの1つを有し、又は互いに独立して、H、F、Br、Cl、I、−CHCl、−CHO、−CR’=CR’’、−SiR’R’’R’’’、−SiR’X’X’’、−SiR’R’’X’、−SnR’R’’R’’’、−BR’R’’、−B(OR’)(OR’’)、−B(OH)、−O−SO−R’、−C≡CH、−C≡C−SiR’、−ZnX’、又はエンドキャップ基を表し、ここで、X’及びX’’が、ハロゲンを表し、R’、R’’及びR’’’が、互いに独立して、請求項1に示されるRの意味のうちの1つを有し、R’、R’’及びR’’’のうちの2つがまた、それらが結合されるヘテロ原子と一緒に環を形成し得る)
    から選択されることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載のポリマー。
  9. Ar、Ar及びArのうちの1つ以上が、下式
    (式中、X11及びX12のうちの一方がSであり、他方がSeであり、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17及びR18が、互いに独立して、Hを表し、又は請求項1において定義されるRの意味のうちの1つを有する)
    からなる群から選択されるアリール又はヘテロアリールを表す、請求項1〜8のいずれか一項に記載のポリマー。
  10. 及び/又はArが、下式

    (式中、X11及びX12のうちの一方がSであり、他方がSeであり、R11、R12、R13、R14、R15及びR16が、互いに独立して、Hを表し、又は請求項1において定義されるRの意味のうちの1つを有する)
    からなる群から選択されるアリール又はヘテロアリールを表す、請求項1〜9のいずれか一項に記載のポリマー。
  11. 請求項1〜10のいずれか一項に記載の1つ以上のポリマーと、半導体、電荷輸送、正孔/電子輸送、正孔/電子阻止、導電、光伝導又は発光特性を有する1つ以上の化合物又はポリマーとを含む混合物又はポリマーブレンド。
  12. 請求項1〜10のいずれか一項に記載の1つ以上のポリマーと、1つ以上のn型有機半導体化合物とを含むことを特徴とする、請求項11に記載の混合物又はポリマーブレンド。
  13. 前記n型有機半導体化合物が、フラーレン又は置換フラーレンであることを特徴とする、請求項12に記載の混合物又はポリマーブレンド。
  14. 請求項1〜13のいずれか一項に記載の1つ以上のポリマー、混合物又はポリマーブレンドと、好適には有機溶媒から選択される1つ以上の溶媒とを含む配合物。
  15. 光学、電気光学、電子、エレクトロルミネセンスもしくは光輝性デバイス中の、又はこのようなデバイスの構成要素中の、又はこのようなデバイスもしくは構成要素を含む組立体中の電荷輸送、半導体、導電、光伝導もしくは発光材料としての、請求項1〜14のいずれか一項に記載のポリマー、混合物、ポリマーブレンド又は配合物の使用。
  16. 請求項1〜15のいずれか一項に記載のポリマー、配合物、混合物又はポリマーブレンドを含む、電荷輸送、半導体、導電、光伝導もしくは発光材料。
  17. 電荷輸送、半導体、導電、光伝導もしくは発光材料を含むか、又は請求項1〜16のいずれか一項に記載のポリマー、混合物、ポリマーブレンド又は配合物を含む、光学、電気光
    学、電子、エレクトロルミネセンスもしくは光輝性デバイス、又はそれらの構成要素、又はそれを含む組立体。
  18. 前記デバイスが、有機電界効果トランジスタ(OFET)、薄膜トランジスタ(TFT)、有機発光ダイオード(OLED)、有機発光トランジスタ(OLET)、有機光起電デバイス(OPV)、有機光検出器(OPD)、有機太陽電池、レーザーダイオード、ショットキーダイオード、及び光伝導体から選択され、前記構成要素が、電荷注入層、電荷輸送層、中間層、平坦化層、帯電防止フィルム、ポリマー電解質膜(PEM)、導電性基板、導電性パターンから選択され、前記組立体が、集積回路(IC)、無線自動識別(RFID)タグ又はセキュリティマーキングもしくはそれらを含むセキュリティデバイス、フラットパネルディスプレイ又はそのバックライト、電子写真デバイス、電子写真記録デバイス、有機記憶デバイス、センサデバイス、バイオセンサ及びバイオチップから選択される、請求項17に記載のデバイス、その構成要素、又はそれを含む組立体。
  19. OFET、バルクヘテロ接合(BHJ)OPVデバイス又は逆型BHJ OPVデバイスである、請求項18に記載のデバイス。
  20. 式VI
    −(Ar−U−(Ar−R VI
    (式中、a及びcが、請求項4において定義されるとおりであり、U、Ar及びArが、請求項4又は9において定義されるとおりであり、R及びRが、Cl、Br、I、O−トシレート、O−トリフレート、O−メシレート、O−ノナフレート、−SiMeF、−SiMeF、−O−SO、−B(OZ、−CZ=C(Z、−C≡CH、−C≡CSi(Z、−ZnX及び−Sn(Zからなる群から選択され、ここで、Xが、ハロゲン、好適にはCl、Br又はIであり、Z1〜4が、それぞれが任意選択で置換されるアルキル及びアリールからなる群から選択され、2つの基Zがまた、一緒に環式基を形成し得る)
    のモノマー。
  21. 下式
    −Ar−U−Ar−R VI1
    −U−R VI2
    −Ar−U−R VI3
    −U−Ar−R VI4
    (式中、U、Ar、Ar、R及びRが、請求項20において定義されるとおりである)
    から選択される、請求項20に記載のモノマー。
  22. アリール−アリールカップリング反応で、請求項20又は21に記載の1つ以上のモノマー(ここで、R及びRが、Cl、Br、I、−B(OZ及び−Sn(Zから選択される)を、互いに及び/又は下式
    −(Ar−A−(Arc−
    −Ar−R
    −Ar−R
    (式中、Ar、Ar、a及びcが、請求項20において定義されるとおりであり、Arが、請求項4、9又は10において定義されるとおりであり、Aが、請求項5又は10において定義されるとおりであり、R及びRが、Cl、Br、I、−B(OZ及び−Sn(Zから選択される)
    から選択される1つ以上のモノマーとカップリングすることによって、請求項1〜10のいずれか一項に記載のポリマーを調製する方法。
JP2015507402A 2012-04-25 2013-04-02 共役ポリマー Expired - Fee Related JP6345649B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12002916 2012-04-25
EP12002916.0 2012-04-25
PCT/EP2013/000977 WO2013159862A1 (en) 2012-04-25 2013-04-02 Conjugated polymers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015525244A true JP2015525244A (ja) 2015-09-03
JP6345649B2 JP6345649B2 (ja) 2018-06-20

Family

ID=48141894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015507402A Expired - Fee Related JP6345649B2 (ja) 2012-04-25 2013-04-02 共役ポリマー

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9676901B2 (ja)
EP (1) EP2841485A1 (ja)
JP (1) JP6345649B2 (ja)
KR (1) KR20150016255A (ja)
CN (1) CN104245786B (ja)
GB (1) GB2516207A (ja)
TW (1) TW201402640A (ja)
WO (1) WO2013159862A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020501004A (ja) * 2016-12-06 2020-01-16 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se チエノ−インデノ−モノマーおよびポリマー
JP2020057780A (ja) * 2018-09-28 2020-04-09 東ソー株式会社 共役ポリマー、有機半導体層形成用溶液、有機半導体層、及び有機薄膜トランジスタ

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9520565B2 (en) * 2011-06-28 2016-12-13 Merck Patent Gmbh Indaceno derivatives as organic semiconductors
JP6345649B2 (ja) * 2012-04-25 2018-06-20 メルク パテント ゲーエムベーハー 共役ポリマー
JP6392205B2 (ja) * 2012-04-25 2018-09-19 メルク パテント ゲーエムベーハー 共役ポリマー
JP6085675B2 (ja) * 2012-07-02 2017-02-22 メルク パテント ゲーエムベーハー 共役ポリマー
CN105658761B (zh) * 2013-10-22 2018-04-24 默克专利股份有限公司 共轭聚合物
US20160293348A1 (en) * 2013-11-15 2016-10-06 The Governing Council Of The University Of Toronto Polyfullerenes useful as electrodes for high power supercapacitors
CN105764957B (zh) * 2013-11-28 2020-04-21 默克专利股份有限公司 包含噻吩单元的多环聚合物、这类聚合物的生产方法和用途
EP3187521A4 (en) * 2014-07-23 2017-12-13 Sumitomo Chemical Company, Limited Polymeric compound and organic semiconductor element manufactured using same
JP6325128B2 (ja) * 2014-11-07 2018-05-16 富士フイルム株式会社 有機半導体素子及び化合物
UA122681C2 (uk) 2015-01-30 2020-12-28 Сікпа Холдінг Са Одночасні аутентифікація захищеного виробу та ідентифікація користувача захищеного виробу
WO2016120383A1 (en) 2015-01-30 2016-08-04 Sicpa Holding Sa Simultaneous authentication of a security article and identification of the security article user
JP6682743B2 (ja) 2015-04-10 2020-04-15 シクパ ホルディング ソシエテ アノニムSicpa Holding Sa セキュリティ物品を認証するための携帯可搬装置および可搬認証装置の操作方法
TWI642697B (zh) * 2016-01-20 2018-12-01 香港科技大學 有機半導體調配物及其應用
KR102638731B1 (ko) 2016-06-13 2024-02-19 삼성전자주식회사 축합다환 헤테로방향족 화합물, 이를 포함하는 유기 박막 및 상기 유기 박막을 포함하는 전자 소자
WO2018007431A1 (en) * 2016-07-08 2018-01-11 Merck Patent Gmbh Fused dithienothiophene derivatives and their use as organic semiconductors
GB2554410A (en) * 2016-09-26 2018-04-04 Sumitomo Chemical Co Organic photodetector
WO2018068725A1 (en) * 2016-10-11 2018-04-19 He Yan Difluorobenze-based building blocks and conjugated polymers
CN110730791B (zh) 2017-06-08 2022-10-21 康宁股份有限公司 在有机半导体聚合物中掺杂其他聚合物
CN112912381B (zh) * 2018-10-15 2023-09-05 Clap有限公司 作为有机半导体的引达省衍生物

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010535270A (ja) * 2007-08-02 2010-11-18 ノースウエスタン ユニバーシティ 共役モノマー及びポリマー並びにそれらの製造及び用途
WO2010149261A1 (de) * 2009-06-26 2010-12-29 Merck Patent Gmbh Polymere enthaltend struktureinheiten, die alkylalkoxygruppen aufweisen, blends enthaltend diese polymere sowie optoelektronische vorrichtungen enthaltend diese polymere und blends
WO2012003918A1 (en) * 2010-07-09 2012-01-12 Merck Patent Gmbh Semiconducting polymers

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5892244A (en) 1989-01-10 1999-04-06 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Field effect transistor including πconjugate polymer and liquid crystal display including the field effect transistor
US5198153A (en) 1989-05-26 1993-03-30 International Business Machines Corporation Electrically conductive polymeric
JP3224829B2 (ja) 1991-08-15 2001-11-05 株式会社東芝 有機電界効果型素子
WO1996021659A1 (en) 1995-01-10 1996-07-18 University Of Technology, Sydney Organic semiconductor
US5998804A (en) 1997-07-03 1999-12-07 Hna Holdings, Inc. Transistors incorporating substrates comprising liquid crystal polymers
EP0889350A1 (en) 1997-07-03 1999-01-07 ETHZ Institut für Polymere Photoluminescent display devices (I)
EP1165648B1 (en) 1999-03-05 2007-08-15 Cambridge Display Technology Limited Polymer preparation
CN100461486C (zh) 1999-06-21 2009-02-11 剑桥企业有限公司 用于有机薄膜晶体管的取向聚合物
GB0028867D0 (en) 2000-11-28 2001-01-10 Avecia Ltd Field effect translators,methods for the manufacture thereof and materials therefor
US20030021913A1 (en) 2001-07-03 2003-01-30 O'neill Mary Liquid crystal alignment layer
DE10159946A1 (de) 2001-12-06 2003-06-18 Covion Organic Semiconductors Prozess zur Herstellung von Aryl-Aryl gekoppelten Verbindungen
DE10241814A1 (de) 2002-09-06 2004-03-25 Covion Organic Semiconductors Gmbh Prozeß zur Herstellung von Aryl-Aryl gekoppelten Verbindungen
DE10337077A1 (de) 2003-08-12 2005-03-10 Covion Organic Semiconductors Konjugierte Copolymere, deren Darstellung und Verwendung
JP5089986B2 (ja) 2003-11-28 2012-12-05 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 有機半導体層およびその改善
US7385221B1 (en) * 2005-03-08 2008-06-10 University Of Kentucky Research Foundation Silylethynylated heteroacenes and electronic devices made therewith
JP5007988B2 (ja) * 2005-10-27 2012-08-22 国立大学法人名古屋大学 多環縮環化合物およびそれらの製造法ならびに多環縮環化合物を用いる有機電界発光素子
WO2011028829A2 (en) * 2009-09-04 2011-03-10 Plextronics, Inc. Organic electronic devices and polymers, including photovoltaic cells and diketone-based and diketopyrrolopyrrole-based polymers
TW201206943A (en) * 2010-03-05 2012-02-16 Sumitomo Chemical Co Polycyclic compound
KR101837791B1 (ko) * 2010-08-13 2018-04-19 메르크 파텐트 게엠베하 안트라[2,3-b:7,6-b']디티오펜 유도체 및 유기 반도체로서의 이의 용도
US9761805B2 (en) * 2011-07-19 2017-09-12 Merck Patent Gmbh Organic semiconductors
TWI438220B (zh) * 2012-03-08 2014-05-21 Univ Nat Chiao Tung 化合物及其合成方法
JP6345649B2 (ja) * 2012-04-25 2018-06-20 メルク パテント ゲーエムベーハー 共役ポリマー
JP6392205B2 (ja) * 2012-04-25 2018-09-19 メルク パテント ゲーエムベーハー 共役ポリマー
WO2013182262A1 (en) * 2012-06-04 2013-12-12 Merck Patent Gmbh Organic semiconductors
EP2888307B1 (en) * 2012-08-24 2017-09-06 Merck Patent GmbH Conjugated polymers
EP2928939A1 (en) * 2012-12-07 2015-10-14 Merck Patent GmbH Polymer comprising a naphthalene group and its use in organic electronic devices

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010535270A (ja) * 2007-08-02 2010-11-18 ノースウエスタン ユニバーシティ 共役モノマー及びポリマー並びにそれらの製造及び用途
WO2010149261A1 (de) * 2009-06-26 2010-12-29 Merck Patent Gmbh Polymere enthaltend struktureinheiten, die alkylalkoxygruppen aufweisen, blends enthaltend diese polymere sowie optoelektronische vorrichtungen enthaltend diese polymere und blends
WO2012003918A1 (en) * 2010-07-09 2012-01-12 Merck Patent Gmbh Semiconducting polymers

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020501004A (ja) * 2016-12-06 2020-01-16 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se チエノ−インデノ−モノマーおよびポリマー
JP7078634B2 (ja) 2016-12-06 2022-05-31 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア チエノ-インデノ-モノマーおよびポリマー
JP2020057780A (ja) * 2018-09-28 2020-04-09 東ソー株式会社 共役ポリマー、有機半導体層形成用溶液、有機半導体層、及び有機薄膜トランジスタ
JP7342565B2 (ja) 2018-09-28 2023-09-12 東ソー株式会社 共役ポリマー、有機半導体層形成用溶液、有機半導体層、及び有機薄膜トランジスタ

Also Published As

Publication number Publication date
TW201402640A (zh) 2014-01-16
CN104245786A (zh) 2014-12-24
GB201420608D0 (en) 2015-01-07
EP2841485A1 (en) 2015-03-04
CN104245786B (zh) 2017-01-25
GB2516207A (en) 2015-01-14
KR20150016255A (ko) 2015-02-11
JP6345649B2 (ja) 2018-06-20
US20150144847A1 (en) 2015-05-28
US9676901B2 (en) 2017-06-13
WO2013159862A1 (en) 2013-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6578336B2 (ja) 共役ポリマー
JP6345649B2 (ja) 共役ポリマー
JP6392205B2 (ja) 共役ポリマー
JP6438946B2 (ja) 共役ポリマー
JP6607864B2 (ja) 有機半導体化合物
JP6085675B2 (ja) 共役ポリマー
JP6101263B2 (ja) 有機半導体
JP6898224B2 (ja) テトラ−ヘテロアリールインダセノジチオフェン系多環式ポリマーおよびそれらの使用
EP2888307B1 (en) Conjugated polymers
JP6591417B2 (ja) チオフェン単位を含む新規の多環式ポリマー、かかるポリマーの製造方法および使用
JP6546602B2 (ja) 縮合ビスアリールフラーレン誘導体
JP6301830B2 (ja) 有機半導体としてのインダセノ誘導体
JP2017512855A (ja) 有機半導体化合物
JP2015529689A (ja) 有機半導体
JP2015521205A (ja) 小分子および有機半導体としてのそれらの使用
JP6101264B2 (ja) 共役ポリマー
JP2015501303A (ja) 有機半導体
JP2015513572A (ja) 有機半導体ポリマー
JP2014518564A (ja) 共役ポリマー
WO2014086457A1 (en) Polymer comprising a naphthalene group and its use in organic electronic devices
JP2016509080A (ja) チアジアゾール基を含むポリマー、かかるポリマーの製造および有機電子デバイスにおけるその使用
JP7057063B2 (ja) テトラアリールインダセノジチオフェンに基づいた多環式ポリマーおよびそれらの使用
KR102541669B1 (ko) 티아디아졸로피리딘 중합체, 이의 합성 및 이의 용도

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160401

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170307

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170526

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170627

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170707

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170912

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171212

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180123

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180221

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180417

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180425

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180515

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180523

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6345649

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees