JP2018537547A - 熱的に開裂されうるオキサレート側基を含む共役ポリマー - Google Patents

熱的に開裂されうるオキサレート側基を含む共役ポリマー Download PDF

Info

Publication number
JP2018537547A
JP2018537547A JP2018516482A JP2018516482A JP2018537547A JP 2018537547 A JP2018537547 A JP 2018537547A JP 2018516482 A JP2018516482 A JP 2018516482A JP 2018516482 A JP2018516482 A JP 2018516482A JP 2018537547 A JP2018537547 A JP 2018537547A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diyl
polymer
atoms
group
formula
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
JP2018516482A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6946280B2 (ja
Inventor
マリウス、クーン
マヌエル、ハンブルガー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Innovationlab GmbH
Original Assignee
Innovationlab GmbH
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 Innovationlab GmbH filed Critical Innovationlab GmbH
Publication of JP2018537547A publication Critical patent/JP2018537547A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6946280B2 publication Critical patent/JP6946280B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/09Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
    • C08K5/092Polycarboxylic acids
    • 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • 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
    • C08G61/02Macromolecular compounds containing only carbon atoms in the main chain of the macromolecule, e.g. polyxylylenes
    • 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
    • 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
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/40Thermal treatment, e.g. annealing in the presence of a solvent vapour
    • 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
    • H10K85/151Copolymers
    • 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
    • H10K85/215Fullerenes, e.g. C60 comprising substituents, e.g. PCBM
    • 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
    • C08G2261/142Side-chains containing oxygen
    • C08G2261/1426Side-chains containing oxygen containing carboxy groups (COOH) and/or -C(=O)O-moieties
    • 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
    • C08G2261/322Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain non-condensed
    • C08G2261/3223Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain non-condensed containing one or more sulfur atoms as the only heteroatom, e.g. thiophene
    • 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
    • C08G2261/3246Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain condensed containing nitrogen and sulfur as heteroatoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00Applications
    • C08L2203/20Applications use in electrical or conductive gadgets
    • C08L2203/204Applications use in electrical or conductive gadgets use in solar cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/14Macromolecular compounds
    • C09K2211/1408Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1416Condensed systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/14Macromolecular compounds
    • C09K2211/1441Heterocyclic
    • C09K2211/1458Heterocyclic containing sulfur as the only heteroatom
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/14Macromolecular compounds
    • C09K2211/1441Heterocyclic
    • C09K2211/1466Heterocyclic containing nitrogen as the only heteroatom
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/14Macromolecular compounds
    • C09K2211/1441Heterocyclic
    • C09K2211/1491Heterocyclic containing other combinations of heteroatoms
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/30Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10Deposition of organic active material
    • H10K71/12Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
    • 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)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)

Abstract

本発明は、熱的に開裂しうるオキサレート側基を含む新規な共役ポリマー、それらを調製するためのモノマーおよび方法、それらの有機電子(OE)デバイス、特に、有機光起電力(OPV)デバイス、有機発光ダイオード(OLED)および有機電界効果トランジスタ(OFET)における半導体としての使用、ならびに、それらのポリマーを含む、OE、OPV、OPD、OLED、およびOFETデバイスに関するものである。

Description

発明の詳細な説明
本発明は、熱的に開裂(cleave off)しうるオキサレート側基を含む新規な共役ポリマー、それらを調製するためのモノマーおよび方法、それらの有機電子(OE)素子、特に、有機光起電力(OPV)素子、有機光検出器(OPD)、有機発光ダイオード(OLED)および有機電界効果トランジスタ(OFET)における半導体としての使用、ならびに、それらのポリマーを含む、OE、OPV、OPD、OLED、およびOFET素子に関するものである。
近年、有機半導体材料は、より汎用性であり、かつより安価なOE素子を製造するために開発されてきている。そのような材料は、多くの素子もしくは装置、例えばOFET、OLED、OPVもしくはOPD素子、センサ、メモリ素子および論理回路で使用されている。OE素子における有機半導体材料は、典型的には、例えば1マイクロメートル未満の厚さの、薄層の形をしている。
特に重要な分野は、有機太陽電池などのOPV素子の分野である。スピンコーティング、ディップコーティングもしくはインクジェット印刷のような、溶液からの加工技術により光活性層を簡単に製造することができるので、共役ポリマーは、有機太陽電池における有機半導体として使用される。無機半導体層の製造に使用されているような蒸着技術に比べ、溶液からの加工は、より安いコストで、かつより大きな規模で行なうことができる。ポリマー半導体を有する有機太陽電池に対しては、7%より高い効率が報告されている。
もう一つの重要な分野は、OFETの分野である。そのパフォーマンスは、主に、半導体材料の電荷キャリア移動度および電流のオン/オフ比に基づく。したがって、理想的な半導体は、高い電荷キャリア移動度(>1×10−3cm−1−1)と組み合わせたオフ状態において低い導電性を有することが必要である。酸化が素子のパフォーマンスの低下につながるため、半導体材料は比較的耐酸化性、すなわち高イオン化ポテンシャルを有することも重要である。半導体材料に対する更なる要件は、良好な加工性であり、特に薄膜および所望のパターンの工業的規模での生産、並びに、膜の高い安定性、均一性および有機半導体層の完全性のためである。
しかし、容易に合成され、かつ特に大量生産に適しており、優れた構造組織と膜形成特性を有しており、そして良好な電子特性、特に、高い電荷キャリア移動度、良好な加工性、特に有機溶媒への高い溶解性、および空気中での高い安定性を示す、有機半導体材料に対する必要性が依然として存在する。OPV要素での使用には、特に、光活性層によって改善された光の利用を可能にし、要素のより高い効率化を可能にする、小さなエネルギーギャップを有する半導体材料に対する必要性が存在する。OFETでの使用には、特に、高い電荷キャリア移動度と高い耐酸化性を有する半導体材料に対する必要性が存在する。
有機半導体の有機溶媒での溶解性を改善するために、従来技術において使用された半導体は、通常、例えばアルキル基などの、一般に非共役である、溶解性を促進させる側鎖を有する、共役ポリマーである。しかし、これらの側鎖は、機能層における共役ポリマー骨格の組織および特にポリマーの結晶を崩壊させることができ、そのためポリマー分子間の電荷輸送を妨害する。また、以前に使用されていた溶解性を促進させる側鎖は、求められる溶解性の増大を往々にして示さない。また、このような溶解性を促進させる側鎖は、当該ポリマーが、機能層にさらなる層を適用するために使用される溶媒中にも同様に可溶であるという効果を有することができる。この結果、さらなる層の適用は、先に適用された機能性高分子層にダメージを与えることになる。これに対して、望ましいのは、半導体層の適用のために使用される溶剤に対しては高い溶解性を有するが、更なる層の適用のために使用される溶媒に対しては、溶解性を有しないかもしくはほんのわずかな溶解性を有する、すなわち高い直交性(orthogonality)を有する、有機半導体材料である。
従来技術の材料が有する上記の欠点を持たず、特に大量生産に適した方法により、容易に合成することができ、かつ、特に良好な加工性、高い安定性、有機溶媒中での良好な溶解性、素子中での隣接する層に対する高い直交性、高い電荷キャリア移動度および低いエネルギーギャップを有する、有機半導体材料として使用される化合物を提供することが本発明の目的であった。更なる目的は、当業者が利用できる有機半導体材料の範囲の拡張であった。本発明の更なる目的は、以下の開示により当業者に明らかであろう。
これらの目的は、以下に説明される、本発明による共役半導体ポリマーを提供することによって達成することができることが見出された。これらのポリマーは、溶解性を改善する熱的に開裂しうるオキサレート側基を有する。
溶解性を改善する基を有する共役ポリマーは、従来技術において知られている。しかし、これらは、通常、例えば、非常に長いアルキルもしくはフルオロアルキルラジカルのような基(これらは開裂され得ず、それゆえ処理後の膜に残る)からなるか、または非常に高い温度(>300℃)でのみ開裂させることができる基からなる。
例えば、US2011/0045628A1、J.Yu,S.Holdcroft,Macromolecules 2000,33,5073−5079、M.Helgesen,R.Sondergaard,F.C.Krebs,J.Mater.Chem.2010,20,36−60、P.D.Kazarinoff,P.J.Shamburger,F.S.Ohuchi,C.K.Luscombe,J.Mater.Chem.2010,20,3040−3045、E.Bundgaard,O.Hagemann,M.Bjerring,N.C.Nielsen,J.W.Andreasen,B.Andreasen,F.C.Krebs,Macromolecules 2012,45,3644−3646、F.C.Krebs,H.Spanggaard,Chem.Mater.2005,17,5235−5237、J.Lee,A.−R.Han,J.Hong,J.H.Seo,J.H.Oh,C.Yang,Adv.Funct.Mater.2012,22,4128−4138、またはB.Sun,W.Hong,H.Aziz,Y.Li,J.Mater.Chem.2012,22,18950−18955は、側鎖における、熱的に開裂されうる、カルボニル、カルボニルオキシ、もしくはTHPエーテル基を開示している。
しかし、後記するスキーム中に例示されるように、このような基の開裂処理は、200℃を超え、最大310℃の非常に高い温度を必要とする。しかし、このような高い処理温度は、適用される半導体層または素子の他の構成要素にダメージを与えることになるので、不利である。
Figure 2018537547
驚くべきことに、溶解性を改善するオキサレート側鎖を含む本発明によるポリマーは、200℃より低い温度であっても、側鎖が部分的または完全に開裂されることを可能にする。さらに、本発明によるポリマーは、従来技術から公知の材料と比較して、溶解性が改善されている。また、これらのポリマーは、側鎖の開裂、および所望により熱的処理の後、より良好な結晶化およびより高次のポリマー鎖(これは、半導体層での改善された電荷輸送および有機太陽電池での使用の際のより高い効率をもたらす)を可能にすることが見出された。
本発明によるポリマーにおける側鎖基の開裂可能性は、さらに、その溶解性の変動を可能にする。従って、溶液のポリマー半導体層への適用後、そのポリマーの溶解性を側鎖の開裂によって顕著に減少させることができる。これは、更なる有機層の適用のために用いられる溶媒に対する半導体層の安定性を顕著に増加することができる。またさらに、半導体層の適用に用いたのと同一もしくは類似の溶剤を、更なる有機層の適用に対して使用することができる。従って、次の層のための、直交溶剤もしくは対応する材料の使用はもはや必須ではない。これは、使用される、材料および操作の選択において、大きな変動を可能にする。
本発明のモノマーおよびポリマーは、大規模な工業的生産に特に適している。同時に、それらは、良好な加工性、有機溶剤への高い溶解度、高い電荷キャリア移動度、高い長期安定性、溶媒に対する、高い安定性、および高い耐酸化性を有しており、そして有機電子OE素子、特にOPV、OPD、OLEDおよびOFET素子に対する将来有望な材料とみなされている。
よって、本発明は、1以上の同一または異なる繰り返し単位を含み、少なくとも1つの繰り返し単位がオキサレート基によって置換されている、共役ポリマーに関するものである。
それゆえ、式Iの1以上の同一または異なる繰り返し単位を含む、共役ポリマーに関するものである。
Figure 2018537547
式中、それぞれのラジカルは以下の意味を有する:
Arは、1以上の位置で付加的に置換されていてもよい、単環状または多環状の、アリールまたはヘテロアリールを示し、
Spは、単結合、または非置換の、もしくはF、Cl、Br、I、またはCNによって一置換もしくは多置換の、1〜20のC原子を有する、直鎖、分岐および/または環状の、アルキレンを示し、ここで、さらに、1以上の非隣接のCH基が、互いに独立に、Oおよび/またはS原子が互いに直接結合されないように、−O−、−S−、−C(O)−、−C(S)−、−C(O)−O−、−O−C(O)−、−NR−、−SiR00−、−CF−、−CHR=CR00−、−CY=CY−、または−C≡C−によって置換されていてもよく、
は、1〜40のC原子を有するヒドロカルビルラジカルを示し、
およびYは、それぞれ、互いに独立に、H、F、Cl、またはCNを示し、
およびR00は、それぞれ、互いに独立に、Hまたは1〜12のC原子を有するアルキルを示す。
本発明はさらに、オキサレート基によって置換された1以上の繰り返し単位を含み、好ましくは、式Iの繰り返し単位から選択され、また、1以上の、所望により置換された、単環状もしくは多環状の、アリールもしくはヘテロアリール単位を付加的に含む、共役ポリマーに関するものである。
本発明はさらに、ポリマーもしくはポリマーを含んでなる層を、≦200℃の温度に加熱することにより、前記および後記するような、ポリマーのオキサレート基を部分的または完全に開裂させる方法、およびこの方法によって得られるポリマーに関するものである。
本発明はさらに、前記および後記するような、ポリマーのオキサレート基を、好ましくは、熱的または化学的開裂によって、開裂させることによって得られるポリマーに関するものである。
本発明はさらに、式Iの単位および前記および後記するような、ポリマーの調製に適した、1以上の反応性基を含む、モノマーに関するものである。
本発明はさらに、半導体として、例えば、電子供与体もしくはp型半導体としての、または電子受容体もしくはn型半導体としての、本発明によるポリマーの使用に関するものである。
本発明はさらに、半導体材料としての、好ましくは、有機電子素子における電子供与体または有機電子素子の構成要素としての、本発明によるポリマーの使用に関するものである。
本発明はさらに、有機電子素子における発光放射または有機電子素子の構成要素としての、本発明によるポリマーの使用に関するものである。
本発明はさらに、電子供与性を有する本発明によるポリマーと、電子受容性を有する、1以上の付加的な、化合物またはポリマーとを含む、半導体および/または発光材料、有機電子素子、または有機電子素子の構成要素に関するものである。
本発明はさらに、電子受容性を有する本発明によるポリマーと、電子供与性を有する、1以上の付加的な、化合物またはポリマーとを含む、半導体および/または発光材料、有機電子素子、または有機電子素子の構成要素に関するものである。
本発明はさらに、電子供与性を有する本発明による1以上のポリマーと、電子受容性を有する本発明による1つ以上のポリマーとを含む、半導体および/または発光材料、有機電子素子、または有機電子素子の構成要素に関するものである。
本発明はさらに、本発明による1以上のポリマーと、好ましくは、半導体、電荷輸送、正孔/電子輸送、正孔/電子ブロック、導電、光導電、もしくは発光の特性を有する、化合物およびポリマーから選択される、1以上の付加的な化合物またはポリマーとを含んでなる、混合物またはポリマーブレンドに関するものである。
本発明はさらに、電子供与性を有する本発明による1以上のポリマーと、電子受容体またはn型有機半導体から選択された、好ましくは、フラーレンおよび置換フラーレンからなる群から選択された、1以上の付加的な化合物とを含んでなる、混合物またはポリマーブレンドに関するものである。
本発明はさらに、本発明による1以上のポリマー、混合物、またはポリマーブレンドと、好ましくは有機溶剤から選択される、1以上の溶剤とを含んでなる配合物に関するものである。
本発明はさらに、本発明による、ポリマー、配合物、混合物およびポリマーブレンドの、電荷輸送材料、半導体材料、導電性材料、光導電性材料もしくは発光材料としての、好ましくは、光学、電気光学、電子、エレクトロルミネッセンスもしくはフォトルミネッセンス特性を有する素子における、そのような素子の部品における、またはそのような素子を含む製品における、使用に関するものである。
本発明はさらに、本発明によるポリマー、配合物、混合物、またはポリマーブレンドを含んでなる、電荷輸送、半導体、導電性、光導電性または発光材料に関するものである。
本発明はさらに、本発明によるポリマー、配合物、混合物、またはポリマーブレンドを含む、光学、電気光学、電子、エレクトロルミネッセンス、もしくはフォトルミネッセンス素子、この種の素子の部品、またはこの種の素子を含む製品に関するものである。
光学、電気光学、電子、エレクトロルミネッセンス、およびフォトルミネッセンス素子としては、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)、有機光起電力素子(OPV)、有機光検出器(OPD)、有機太陽電池、ショットキーダイオード、レーザーダイオード、および有機光導電体が挙げられる(但し、これらに限定されない)。
特に好ましいのは、OFET、OPV素子、有機太陽電池およびOPDであり、特に光活性層中の有機半導体が、バルクヘテロ接合「BHJ」(BHJ−OPV)を形成している、OPV素子および有機太陽電池である。
本発明による素子の構成要素としては、電荷注入層、電荷輸送層、中間層、平坦化層、帯電防止フィルム、ポリマー電解質膜(PEM)、導電性基板、および導電性パターンが挙げられる(但し、これらに限定されない)。
本発明の素子を含む製品としては、集積回路(IC)、キャパシタ、RFID(無線自動識別)タグ、またはこれらを含む、セキュリティマークもしくはセキュリティデデバイス、フラットパネルスクリーン、ディスプレイ用バックライト、電子写真デバイス、有機メモリーデバイス、センサーデバイス、光起電力システム、バイオセンサーおよびバイオチップが挙げられる(但し、これらに限定されない)。
本発明はさらに、本発明によるポリマー、配合物、混合物、もしくはポリマーブレンドの、電池における、またはDNA配列の検出および識別のための、部品もしくは装置における、電極としての使用に関するものである。
図1a〜dは、例3.1によるポリマーを発光体として含んでなるOLEDの光電子特性データを示す。
図2は、例3.1によるポリマーを発光体として含んでなるOLEDの、オキサレート側鎖が熱によって開裂される前後における、エレクトロルミネッセンススペクトルを示す。
本発明のモノマーおよびポリマーは、容易に合成され、例えば、低いエネルギーギャップ、高い電荷キャリア移動度、有機溶媒中での高い溶解性、素子の製造における良好な加工性、電子素子での、高い耐酸化性、および長寿命のようないくつかの電子素子における有利な特性を有する。
オキサレート側鎖は、通常の有機溶媒中でのポリマーの溶解度を増加させ、このことで材料を溶液から簡便に処理することを可能にする。
オキサレート側鎖は、溶液からのポリマーの加工後、例えば、薄層の態様で、熱的に開裂されうる。これは、例えば、その後の追加層の適用のために用いられる溶剤に対するポリマー層の安定性を増加させる。さらに、ポリマーの結晶性が向上し、固体状態でのポリマー鎖の改善されたππスタッキングが可能とされ、これにより、より高い電荷キャリア移動度という形で、改善された電荷輸送特性がもたらされる。
本発明によるポリマーにおける、溶解性を改善する基は、従来の溶媒中で、アルキルラジカルのような標準的な基と比較して、より良好な溶解性を示す。これは、ポリマーのM値に基づく、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)によって明らかにされた。これは、異なる溶媒(アセトンとクロロホルムとの間での比較)中で、本発明によるポリマーと共に、例えば、ポリ−3−ヘキシルチオフェン(P3HT)のような標準的なポリマーを分析することによって行われた。
用語「ポリマー」は、一般的に、その構造が、本質的に、低い相対分子量の分子から、実際にまたは概念的に、誘導された単位の多くの繰り返しを含んでなる、高い相対分子量の分子をいう(PAC,1996,68,2291)。用語「オリゴマー」は、一般的に、その構造が本質的に、低い相対分子量の分子から、実際にまたは概念的に、誘導された単位の少数を含んでなる、中間的な相対分子量の分子をいう(PAC,1996,68,2291)。本発明による好ましい意味において、ポリマーは、>1、好ましくは≧5の繰り返し単位を有する化合物であり、かつ、オリゴマーは>1かつ<10、好ましくは<5の繰り返し単位を有する化合物である。
特に断りのない限り、示される分子量は、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、もしくは1,2,4−トリクロロベンゼン等の溶出溶媒中でポリスチレン標準に対するゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって測定される、数平均分子量M、または重量平均分子量Mである。特に断りのない限り、トリクロロメタンは溶媒として使用される。重合度(n)は、n=M/Mによって与えられる数平均重合度をいい、ここで、Mは、J.M.G.Cowie,Polymers:Chemistry&Physics of Modern Materials,Blackie,Glasgow,1991に記載されているような、個々の繰り返し単位の分子量である。
上記および下記で、例えば式Iおよびその副式のような、ポリマーまたは繰り返し単位を示す式において、アスタリスク(*)は、ポリマー鎖中の隣接する繰り返し単位への接続を示す。
用語「繰り返し単位」および「モノマー単位」は、その繰り返しが、通常の高分子、通常のオリゴマー分子、通常のブロックまたは通常の鎖を構成する、最小の基本単位である、構成繰り返し単位(CRU)を示す。用語「単位」は、それ自体が繰り返し単位であってもよく、または他の単位と一緒になって繰り返し単位を形成していてもよい、構造単位をいう。
用語「脱離基(leaving group)」は、特定の反応に関与することによって、分子の残余もしくは主要部分とみなされる部分の原子から分離される、原子または基(荷電または非荷電)を示す(PAC,1994,66,1134も参照)。
用語「共役(conjugated)」は、ヘテロ原子で置き換えられていてもよい、sp混成(または所望により、sp混成)を有するC原子を主として含む化合物を示す。最も単純なケースにおいて、これは、例えばC−Cの、単および二重(もしくは三重)結合を交互に有する化合物であるが、1,3−フェニレンなどの単位を含む化合物をも含む。この文脈における「主として」は、共役の中断をもたらしうる、自然に(自発的に)発生する欠陥を有する化合物を意味し、これは同様に共役化合物とみなされる。
用語「供与体(donor)」および「受容体(aceptor)」は、それぞれ、電子供与体または受容体を示す。用語「電子供与体(electron donor)」は、別の化合物または基に、電子を放出する、化合物または基を示す。用語「電子受容体(electron acceptor)」は、別の化合物または基から、電子を受け取る、化合物または基を示す。(参照:米国環境保護庁、2009、技術用語集)http://www.epa.gov/oust/cat/TUMGLOSS.HTM
用語「n型(n−type)」または「n型半導体」は、導電性電子の密度が、移動性正孔の密度よりも高い外因性半導体を示す。用語「p型(p−type)」または「p型半導体」は、導電性電子の密度が、移動性正孔の密度よりも低い外因性半導体を示す(参照:J.Thewlis,Concise Dictionary of Physics,Pergamon Press,Oxford,1973)。
前記および後記で使用される用語「カルビル基(carbyl group)」は、少なくとも1つの炭素原子を、全く非炭素原子を有することなく(例えば、−C≡C−)、または少なくとも1つの、例えばN、O、S、P、Si、Se、As、TeもしくはGeのような非炭素原子と所望により組み合わせて(例えば、カルボニル)、含んでいる、任意の一価または多価の有機部分を意味する。用語「ヒドロカルビル基(hydrocarbyl group)」は、1個以上の水素原子および所望により1個以上のヘテロ原子、例えば、N、O、S、P、Si、Se、As、TeもしくはGeを付加的に含むカルビル基をいう。
3以上のC原子の鎖を有する、カルビルもしくはヒドロカルビル基は、直鎖、分岐および/または環状(スピロおよび/または縮合環を含む)であってもよい。
好ましいカルビルおよびヒドロカルビル基は、アルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシおよびアルコキシカルボニルオキシ(これらのそれぞれは、所望により置換されており、かつ1〜40、好ましくは1〜25、非常に好ましくは1〜18のC原子を有する)、さらに、所望により置換されており、6〜40、好ましくは6〜25のC原子を有する、アリールまたはアリールオキシ、さらに、アルキルアリールオキシ、アリールカルボニル、アリールオキシカルボニル、アリールカルボニルオキシ、およびアリールオキシカルボニルオキシ(これらのそれぞれは、所望により置換されており、かつ6〜40、好ましくは7〜40のC原子を有する)が挙げられ、ここで、これらの基のすべては、好ましくは、N、O、S、P、Si、Se、As、TeおよびGeから選択される1以上のヘテロ原子を所望により含む。
カルビルもしくはヒドロカルビル基は、飽和もしくは不飽和の非環式基、または飽和もしくは不飽和の環式基であってもよい。不飽和の、非環式もしくは環式基は、特にアリール、アルケニル、およびアルキニル基(特に、エチニル)が好ましい。非環式のC〜C40の、カルビルもしくはヒドロカルビル基は、直鎖もしくは分岐状であってもよい。C〜C40の、カルビルもしくはヒドロカルビル基としては、例えば、C〜C40のアルキル基、C〜C40の、アルコキシもしくはオキサアルキル基、C〜C40のアルケニル基、C〜C40のアルキニル基、C〜C40のアリル基、C〜C40のアルキルジエニル基、C〜C40のポリエニル基、C〜C18のアリール基、C〜C40のアルキルアリール基、C〜C40のアリールアルキル基、C〜C40のシクロアルキル基、C〜C40のシクロアルケニル基などが挙げられる。前述の基の中で好ましいのは、C〜C20のアルキル基、C〜C20のアルケニル基、C〜C20のアルキニル基、C〜C20のアリル基、C〜C20のアルキルジエニル基、C〜C12のアリール基、またはC〜C20のポリエニル基である。同様に挙げられるのが、炭素原子を有する基と、ヘテロ原子を有する基とを組み合わせたもの、例えば、シリル基で、好ましくはトリアルキルシリル基で、置換されたアルキニル基、好ましくはエチニルである。
アリールおよびヘテロアリールは、好ましくは、4〜30の環C原子を有する、一、二もしくは三環式の、芳香族もしくはヘテロ芳香族基であり、これはまた、縮合環を含んでいてもよく、かつ所望により、上記で定義した1以上の基Lによって置換されている。
特に好ましい置換基Lは、ハロゲン、特に好ましくはF、または1〜12のC原子を有する、アルキル、アルコキシ、オキサアルキル、チオアルキル、フルオロアルキルおよびフルオロアルコキシ、または2〜12のC原子を有する、アルケニルもしくはアルキニルから選択される。
特に好ましいアリールおよびヘテロアリール基は、フェニルであり、その中で、1以上のCH基は、付加的に、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、およびオキサゾール(これらのそれぞれは、非置換であるか、または上記で定義されているようなLにより、一もしく多置換されていてもよい)で置き換えられてもよい。非常に好ましい環は、ピロール、好ましくはN−ピロール、ピリジン、好ましくは2−もしくは3−ピリジン、ピリミジン、チオフェン、好ましくは2−チオフェン、セレノフェン、好ましくは2−セレノフェン、チエノ[3,2−b]チオフェン、チアゾール、チアジアゾール、オキサゾールおよびオキサジアゾール、特に好ましくはチオフェン−2−イル、5位が置換されたチオフェン−2−イル、またはピリジン−3−イル(これらの全ては、非置換であるか、または上記で定義されているようなLにより、一もしく多置換されていてもよい)である。
アルキルまたはアルコキシ(すなわち、ここでは末端CH基が−O−で置き換えられている)基は、直鎖または分岐状であってもよい。それは、好ましくは、直鎖状であって、2、3、4、5、6、7または8の炭素原子を有し、従って、好ましくは、例えば、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシ、ヘプトキシ、またはオクトキシ、さらに、メチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ノノキシ、デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシまたはテトラデコキシを意味する。
その中で1以上のCH基が−CH=CH−で置き換えられているアルケニル基は、直鎖または分岐状であってもよい。それは、好ましくは直鎖状であって、2〜10のC原子を有しており、従って、好ましくはビニル、プロパ−1−もしくは−2−エニル、−1−、−2−もしくは−3−エニル、ペンタ−1−、−2−、−3−もしくは−4−エニル、ヘキサ−1−、−2−、−3−、−4−もしくは−5−エニル、ヘプタ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−もしくは−6−エニル、オクタ−1−、−2−,−3−、−4−、−5−、−6−もしくは−7−エニル、ノナ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−、−6−、−7−もしくは−8−エニル、またはデカ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−、−6−、−7−、−8−もしくは−9-エニルを意味する。
特に好ましいアルケニル基は、C〜Cの1E−アルケニル、C〜Cの3E−アルケニル、C〜Cの4−アルケニル、C〜Cの5−アルケニル、およびCの6−アルケニル、特に、C〜Cの1E−アルケニル、C〜Cの3E−アルケニルおよびC〜Cの4−アルケニルである。特に好ましい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。最大5までのC原子を有する基が一般的に好ましい。
オキサアルキル基(すなわち、ここでは1つのCH基が−O−で置き換えられている)は、好ましくは、例えば直鎖の2−オキサプロピル(=メトキシメチル)、2−(=エトキシメチル)もしくは3−オキサブチル(=2−メトキシエチル)、2−、3−もしくは4−オキサペンチル、2−、3−、4−もしくは5−オキサヘキシル、2−、3−、4−、5−もしくは6−オキサヘプチル、2−、3−、4−、5−、6−もしくは7−オキサオクチル、2−、3−、4−、5−、6−、7−もしくは8−オキサノニル、または2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−もしくは9−オキサデシルである。オキサアルキル(すなわち、ここでは1つのCH基が−O−で置き換えられている)は、好ましくは、例えば直鎖の、2−オキサプロピル(=メトキシメチル)、2−(=エトキシメチル)もしくは3−オキサブチル(=2−メトキシエチル)、2−、3−もしくは4−オキサペンチル、2−、3−、4−もしくは5−オキサヘキシル、2−、3−、4−、5−もしくは6−オキサヘプチル、2−、3−、4−、5−、6−もしくは7−オキサオクチル、2−、3−、4−、5−、6−、7−もしくは8−オキサノニル、または2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−もしくは9−オキサデシルである。
1つのCH基が−O−で、かつ1つが−CO−で置き換えられているアルキル基において、これらのラジカルは、好ましくは隣接している。従って、これらのラジカルは共に、カルボニルオキシ基−CO−O−またはオキシカルボニル基−O−CO−を形成する。好ましくは、この基は、直鎖であり、2〜6のC原子を有する。従って、それは、好ましくは、アセチルオキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ、ペンタノイルオキシ、ヘキサノイルオキシ、アセチルオキシメチル、プロピオニルオキシメチル、ブチリルオキシメチル、ペンタノイルオキシメチル、2−アセチルオキシエチル、2−プロピオニルオキシエチル、2−ブチリルオキシエチル、3−アセチルオキシプロピル、3−プロピオニルオキシプロピル、4−アセチルオキシブチル、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル、ペントキシカルボニル、メトキシカルボニルメチル、エトキシカルボニルメチル、プロポキシカルボニルメチル、ブトキシカルボニルメチル、2−(メトキシカルボニル)エチル、2−(エトキシカルボニル)エチル、2−(プロポキシカルボニル)エチル、3−(メトキシカルボニル)プロピル、3−(エトキシカルボニル)プロピル、4−(メトキシカルボニル)ブチルである。
2以上のCH基が−O−および/または−COO−によって置きかえられているアルキル基は、直鎖または分岐であってよい。好ましくは、直鎖であり、かつ3〜12のC原子を有するものである。よって、好ましくは、ビスカルボキシメチル、2,2−ビスカルボキシエチル、3,3−ビスカルボキシプロピル、4,4−ビスカルボキシブチル、5,5−ビスカルボキシペンチル、6,6−ビスカルボキシヘキシル、7,7−ビスカルボキシヘプチル、8,8−ビスカルボキシオクチル、9,9−ビスカルボキシノニル、10,10−ビスカルボキシデシル、ビス(メトキシカルボニル)メチル、2,2−ビス(メトキシカルボニル)エチル、3,3−ビス(メトキシカルボニル)プロピル、4,4−ビス(メトキシカルボニル)ブチル、5,5−ビス(メトキシカルボニル)ペンチル、6,6−ビス(メトキシカルボニル)ヘキシル、7,7−ビス(メトキシカルボニル)ヘプチル、8,8−ビス(メトキシカルボニル)オクチル、ビス(エトキシカルボニル)メチル、2,2−ビス(エトキシカルボニル)エチル、3,3−ビス(エトキシカルボニル)プロピル、4,4−ビス(エトキシカルボニル)ブチル、または5,5−ビス(エトキシカルボニル)ヘキシルを意味する。
チオアルキル基(すなわち、ここでは1つのCH基が−S−で置き換えられている)は、好ましくは、直鎖の、チオメチル(−SCH)、1−チオエチル(−SCHCH)、1−チオプロピル(=−SCHCHCH)、1−(チオブチル)、1−(チオペンチル)、1−(チオヘキシル)、1−(チオヘプチル)、1−(チオオクチル)、1−(チオノニル)、1−(チオデシル)、1−(チオウンデシル)または1−(チオドデシル)であり、ここで、好ましくは、SP混成ビニル炭素原子に隣接するCH基が置き換えられている。
フルオロアルキル基は、好ましくは直鎖のパーフルオロアルキルC2i+1(ここで、iは1〜15の整数である)であり、特に、CF、C、C、C、C11、C13、C15またはC17、非常に好ましくは、C13である。
上記の、アルキル、アルコキシ、アルケニル、オキサアルキル、チオアルキル、カルボニルおよびカルボニルオキシ基は、アキラルもしくはキラル基であってもよい。特に好ましいキラル基は、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、および2−フルオロメチルオクチルオキシである。特に好ましくは、2−ヘキシル、2−オクチル、2−オクチルオキシ、1,1,1−トリフルオロ−2−ヘキシル、1,1,1−トリフルオロ−2−オクチル、および1,1,1−トリフルオロ−2−オクチルオキシ。
好ましいアキラル分岐基は、イソプロピル、イソブチル(=メチルプロピル)、イソペンチル(=3−メチルブチル)、tert−ブチル、イソプロポキシ、2−メチルプロポキシおよび3−メチルブトキシである。
本発明のさらに好ましい形態において、1〜30のC原子を有する、一級、二級もしくは三級の、アルキルもしくはアルコキシ(ここで、1以上のH原子は、所望によりFで置き換えられている)から選択されるアルキルおよびアルコキシ基、またはアリール、アリールオキシおよびヘテロアリールオキシ(これは、所望によりアルキル化もしくはアルコキシ化されており、そして4〜30の環原子を有する)が示される。この種の非常に好ましい基は、下記式からなる群から選択される。
Figure 2018537547
式中、「ALK」は、所望によりフッ素化されており、好ましくは、直鎖の、1〜20、好ましくは1〜12のC原子を有する、そして三級基の場合、非常に好ましくは1〜9のC原子を有する、アルキルもしくはアルコキシであり、かつ破線は、それによってこれらの基が環に接続している結合を示している。これらの基の中で特に好ましいのは、すべてのALK成分基が同一であるものである。
−CY=CY−は、好ましくは−CH=CH−、−CF=CF−または−CH=C(CN)−である。
ハロゲンは、F、Cl、BrまたはI、好ましくはF、ClまたはBrを示す。
上記および下記で、−CO−、−C(=O)−および−C(O)−は、カルボニル基、つまり、以下の式
Figure 2018537547
を有する基、を示す。
好ましい形態は、オキサレート基によって置換された繰り返し単位、または式Iで表される単位が、好ましくは電子供与性を有する、下記式からなる群から選択される、本発明による共役ポリマーである。
Figure 2018537547
Figure 2018537547
Figure 2018537547
Figure 2018537547
Figure 2018537547
Figure 2018537547
Figure 2018537547
Figure 2018537547
Figure 2018537547
Figure 2018537547
Figure 2018537547
Figure 2018537547
式中、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17およびR18は、それぞれ、互いに独立に、式Iで定義されたように、H、FまたはRを示し、ラジカルR11、R12、R13、R14、R15、R16、R17およびR18の1以上が、式Iで定義されたように、基−Sp−O−C(O)−C(O)−O−Rを示す。
好ましい式Iの単位は、式D1、D10、D19、D22、D25、D35、D36、D37、D38、D44、D84、D93、D94、D103、D108、D111、D137、D139、D140およびD141からなる群から選択される。ここで、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17およびR18は、それぞれ、互いに独立に、H、Fまたは式Iで定義されたRを示し、かつ、1以上のラジカルR11、R12、R13、R14、R15、R16、R17およびR18が式Iで定義された基−Sp−O−C(O)−C(O)−O−Rを示す。
さらに好ましい形態は、オキサレート基によって置換された繰り返し単位、または式Iの単位が、好ましくは電子受容性を有する、下記式からなる群から選択される、本発明による共役ポリマーである。
Figure 2018537547
Figure 2018537547
Figure 2018537547
Figure 2018537547
Figure 2018537547
Figure 2018537547
Figure 2018537547
式中、R11、R12、R13、R14、R15およびR16は、それぞれ、互いに独立に、H、Fまたは式Iで定義されたRであり、ここで、ラジカルR11、R12、R13、R14、R15およびR16のうちの1以上が、式Iで定義された基−Sp−O−C(O)−C(O)−O−Rを示す。
好ましい式Iの単位は、式A1、A2、A3、A20、A41、A48、A74、A85およびA94からなる群から選択される。ここで、R11、R12、R13、R14、R15およびR16は、それぞれ、互いに独立に、H、Fまたは式Iで定義されたRを示し、かつここで1以上のラジカルR11、R12、R13、R14、R15およびR16は、式Iで定義された基−Sp−O−C(O)−C(O)−O−Rを示す。
さらに好ましい形態は、オキサレート基、つまり式Iの単位によって置換されている繰り返し単位が以下の式からなる群から選択された本発明による共役ポリマーに関するものである。
Figure 2018537547
Figure 2018537547
Figure 2018537547
式中、R11およびR1は、それぞれ、互いに独立に、H、Fまたは式Iで定義されたRを示し、1以上のラジカルR11およびR12は、式Iで定義されたように、−Sp−O−C(O)−C(O)−O−Rを示す。
式(I)の特に好ましい繰り返し単位は、以下の副式から選択される。
Figure 2018537547
Figure 2018537547
式中、RおよびRは、それぞれ、互いに独立に、それぞれ出現毎に同一であるかまたは異なり、ラジカル−Sp−O−C(O)−C(O)−O−Rを示し、RおよびRは、それぞれ、互いに独立に、それぞれ出現毎に同一であるかまたは異なり、HまたはFを示すか、Rで示された意味の1つを有し、SpおよびRは前記または後記で示された意味を有し、かつ式I10中のラジカルRおよびRの少なくとも1つは、ラジカル-Sp−O−C(O)−C(O)−O−Rを示す。
式Iおよびその副式中の、ラジカルSpは、好ましくは、1〜20、より好ましくは1〜8のC原子を有するアルキレンであり、最も好ましくはメチレン、エチレンまたはプロピレンである。
式IおよびI1〜I12中のラジカルR1〜3、および式D1〜D145、A1〜A97およびSp1−Sp16中の、HおよびFとは異なる、ラジカルR4〜18は、好ましくは、直鎖、分岐もしくは環状の、1〜25のC原子を有するアルキルであり、これは非置換であるか、またはF、Cl、Br、IもしくはCNで、一もしくは多置換されており、かつその中で1以上の非隣接のCH基が、それぞれ、互いに独立に、−O−、−S−、−C(O)−、−C(S)−、−C(O)O−、−O−C(O)−、−NR−、−SiR00−、−CF−、−CHR=CR00−、−CY=CY−もしくは−C≡C−で、Oおよび/またはS原子が互いに直接結合しないように、置き換えられていてもよく、ここでRおよびR00は式Iで定義した意味を有する。
特に好ましくは、Rは、直鎖、分岐および/または環状であってもよい、1〜25、好ましくは1〜20のC原子を有する、アルキルまたはアルケニルを示す。
好ましい−Sp−O−C(O)−C(O)−O−R基は、下記式Sから選択される。
Figure 2018537547
式中、R1a、R1bおよびR1cは、それぞれ、互いに独立に、H、直鎖、分岐もしくは環状の、1〜20のC原子を有するアルキル、直鎖、分岐もしくは環状の、アルケニルラジカルまたはアルキニルラジカル(それぞれのケースにおいて、2〜20のC原子を有する)を示し、ここで、さらに、ラジカルR1a、R1bおよびR1cのうちの2つが、共に、環状の、アルキルラジカル、アルケニルラジカル、またはアルキニルラジカル(それぞれのケースにおいて、5〜12のC原子を有する)形成していてもよく、mは、0または1〜12、好ましくは2、3、4、5または6、の整数を示し、記号*は、ラジカルArへの結合を示す。好ましくは、少なくとも2つ、特に好ましくは3つのラジカルR1a、R1bおよびR1cが、Hとは異なるものである。
特に好ましいラジカル−Sp−O−C(O)−C(O)−O−Rは、下記の副式から選択される。
Figure 2018537547
Figure 2018537547
式中、R41およびR42それぞれ、互いに独立に、それぞれ出現毎に同一であるかまたは異なり、H、または1〜20のC原子を有する、直鎖もしくは分岐のアルキルラジカルを示し、mは、1〜12、2、3、4、5または6の整数を意味し、かつ記号*は、ラジカルArへの結合を意味する。R41およびR42は、好ましくはHとは異なる。
本発明によつ好ましいポリマーは、式IIaまたはIIbの、1つ以上の繰り返し単位を含む。
Figure 2018537547
式中、それぞれのラジカルは下記の意味を有する:
Uは、それぞれ出現毎に同一であるかまたは異なり、式Iまたは副式I1〜I12の単位を示し、
Ar、Ar、Arは、それぞれ出現毎に同一であるかまたは異なり、それぞれのケースにおいて互いに独立であり、Uとは異なり、好ましくは5〜30の環原子を有し、かつ所望により、好ましくは1以上の基Rによって、置換されている、アリールまたはヘテロアリールを示し、
は、それぞれ出現毎に同一であるかまたは異なり、所望により、シリル置換または1〜40のC原子を有するヒドロカルビル置換(これは所望により1以上のヘテロ原子を含む)の、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を示し、
およびR00は、式Iのように定義され、
は、ハロゲン、好ましくはF、Cl、またはBrを示し、
a、b、およびcは、それぞれ出現毎に同一であるかまたは異なり、それぞれのケースにおいて互いに独立であり、0、1、または2を示し、
dは、それぞれ出現毎に同一であるかまたは異なり、0または1〜10の整数を示し、
ここで、本発明によるポリマーが、bが少なくとも1である、式IIaまたはIIbの繰り返し単位を少なくとも1つ含むものである。
は、それぞれ出現毎に同一であるかまたは異なり、好ましくは、H、F、Cl、直鎖、分岐もしくは環状の、1〜30のC原子を有するアルキル(ここで、1以上の非隣接のCH基がそれぞれ互いに独立に、−O−、−S−、−C(O)−、−C(S)−、−C(O)O−、−O−C(O)−、−NR−、−SiR00−、−CF−、−CHR=CR00−、−CY=CY−もしくは−C≡C−で、Oおよび/またはS原子が互いに直接結合しないように置き換えられていてもよく、かつ1以上のH原子はF、Cl、Br、IまたはCNに置き換えられていてもよい)を示すか、または4〜20の環原子を有し、好ましくは、前記で定義された、ハロゲンもしくはアルキルもしくはシクロアルキルによって、所望により置換された、アリール、ヘテロアリール、アリールオキシもしくはヘテロアリールオキシを示す。
本発明によるさらに好ましいポリマーは、式I、IIaまたはIIbの単位に加えて、所望により置換された、単環式もしくは多環式の、アリールもしくはヘテロアリール単位からなる群から選択された1以上の繰り返し単位を含む。
これらの追加の繰り返し単位は、好ましくは、式IIIaおよびIIIbから選択される。
Figure 2018537547
式中、Ar、Ar、Ar、a、b、cおよびdは、式IIに定義された通りであり、かつArは、UおよびAr1〜3とは異なる、好ましくは5〜30の環原子を有し、かつ所望により(好ましくは1以上のR基で)置換された、アリールもしくはヘテロアリール基であり、ここで、本発明のポリマーは、式IIIaまたはIIIb(式中、bは少なくとも1である)の繰り返し単位を少なくとも1つ含む。
特に好ましい単位Uは、上記の式D1〜D145からなる群から選択される。
さらに好ましい単位Uは、上記の式A1〜A97からなる群から選択される。
さらに好ましい単位Uは、上記の式Sp1〜Sp16からなる群から選択される。
さらに好ましい単位Uは、上記の式I1〜I12からなる群から選択される。
特に好ましい基Ar、Ar、ArおよびArは、上記の式D1〜D145からなる群から選択され、ここで、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17およびR18は、それぞれ互いに独立に、H、Fまたは式Iで定義されたRを示す。
さらに好ましい基Ar、Ar、ArおよびArは、上記の式A1〜A97からなる群から選択され、ここで、R11、R12、R13、R14、R15およびR16それぞれ、互いに独立に、H、Fまたは式Iで定義されたRを示す。
さらに好ましい基Ar、Ar、ArおよびArは、上記の式Sp1〜Sp16からなる群から選択され、ここで、R11およびR12は、それぞれ、互いに独立に、H、Fまたは式Iで定義されたRを示す。
式IにおけるAr、または式IIaおよびIIbにおけるUが、式D1〜D145からなる群から選択される場合、式IIIaおよびIIIbにおけるArは、好ましくは、電子受容性を有する、アリールまたはヘテロアリールを示す。このケースにおけるArは、特に好ましくはA1〜A97からなる群から選択される。
式IにおけるAr、または式IIaおよびIIbにおけるUが、式A1〜A97からなる群から選択される場合、式IIIaおよびIIIbにおけるArは、好ましくは、電子供与性を有する、アリールまたはヘテロアリールを示す。このケースにおけるArは、特に好ましくはD1〜D145からなる群から選択される。
さらに好ましい形態において、共役ポリマーは、
−電子供与性を有する、1以上の単位UまたはAr1〜4(「供与単位(donor unit)」)、好ましくは式D1〜D145から選択される、と、
−電子受容性を有する、1以上の単位UまたはAr1〜4(「受容単位(acceptor unit)」)、好ましくは式A1〜A97から選択される、と
−供与単位と受容単位との間に、供与および受容単位が他の受容または供与単位に直接隣接しないように、配置される、1以上の単位UまたはAr1〜4(「スペーサー単位(spacer unit)」)、好ましくは式Sp1〜Sp16から選択される、と
を含む。
さらに好ましい形態において、共役ポリマーは、
−1以上の式Iの単位U、好ましくは副式I1〜I12から選択される、と、
−式D1〜D145から選択される1以上の供与単位Ar1〜4、および/または1以上の式A1〜A97から選択される受容単位Ar1〜4
−単位UとAr1〜4との間に、これらが他の単位UまたはAr1〜4と直接隣接しないように、配置される、1以上のスペーサー単位Ar1〜4
を含む。
スペーサー単位Ar1〜4は、好ましくは、供与単位に関する、電子受容体として機能しないように、かつ受容単位に関する電子供与体として機能しないように、選択される。
本発明の共役ポリマーは、好ましくは式IVから選択される。
Figure 2018537547
式中、それぞれのラジカルは下記の意味を有する:
A、B、Cは、それぞれ、互いに独立に、式I、I1〜I12、IIa、IIb、IIIaまたはIIIb、D1〜D145、A1〜A97、Sp1〜Sp16の単位を示し、
Xは、>0かつ≦1であり、
Yは、≧0かつ<1であり、
Zは、≧0かつ<1であり、
x+y+zは、1であり、かつ
nは、>1の整数である。
式IVの好ましいポリマーは、下記の副式から選択される:
Figure 2018537547
式中、U、Ar、Ar、Ar、a、b、cおよびdは、出現毎に同一であるかまたは異なり、式IIaで定義された意味の1つであり、Arは、出現毎に同一であるかまたは異なり、式IIIaで定義された意味の1つであり、そしてx、y、zおよびnは、式IVで定義された通りであり、ここで、これらのポリマーは、交互もしくはランダムコポリマーであってもよく、またここで、式IVdおよびIVeで、繰り返し単位[(Ar−(U)−(Ar−(Ar]の少なくとも1つ、および繰り返し単位[(Ar−(Ar−(Ar−(Ar]の少なくとも1つにおいて、bは少なくとも1であり、かつ式IVhおよびIViで、繰り返し単位[(U)−(Ar−(U)−(Ar]の少なくとも1つにおいて、bは1である。
式IVおよびIVa〜IVkのポリマーにおいて、すべての繰り返し単位中のbは、好ましくは少なくとも1である。
式IVおよびIVa〜IVkのポリマーにおいて、xは好ましくは0.1〜0.9、特に好ましくは0.3〜0.7である。
本発明の好ましい形態において、yおよびzは、0である。本発明の好ましい形態において、yおよびzは、>0である。本発明のさらに好ましい形態において、添え字yおよびzのうちの1つは、0であり、他方は、>0である。yまたはzが>0である、式IVおよびIVa〜IVkのポリマーにおいて、それは、好ましくは0.1〜0.9、特に好ましくは0.3〜0.7である。
本発明によるポリマーにおいて、繰り返し単位の合計数nは、好ましくは≧5、非常に好ましくは≧10、特に好ましくは≧50であり、そして好ましくは500まで、非常に好ましくは1,000まで、特に好ましくは2,000までであり、nに対する前記の上限および下限の任意の組み合わせを含む。
本発明のポリマーは、ホモポリマー、並びにランダムコポリマー、交互コポリマーおよびブロックコポリマーなどのコポリマー、並びにそれらの組み合わせを含む。
特に好ましくは、ポリマーは、下記の基から選択されるポリマーである:
−繰り返し単位Uまたは(Ar−U)または(Ar−U−Ar)または(Ar−U−Ar)または(U−Ar−Ar)または(Ar−U−Ar−Ar)、すなわち、繰り返し単位のすべてが同一である、ホモポリマーからなるグループA、
−同一の繰り返し単位(Ar−U−Ar)および同一の繰り返し単位(Ar)から形成される、ランダムまたは交互コポリマーからなるグループB、
−同一の繰り返し単位(Ar−U−Ar)および同一の繰り返し単位(Ar)から形成される、ランダムまたは交互コポリマーからなるグループC、
−同一の繰り返し単位(Ar−U−Ar)および同一の繰り返し単位(Ar−Ar−Ar)から形成される、ランダムまたは交互コポリマーからなるグループD。
ここで、全てのこれらグループにおいて、U、D、Ar、ArおよびArは、前記および後記の通りであり、グループA、BおよびC中の、Ar、ArおよびArは、単結合とは異なり、かつグループD中のラジカルArおよびArの1つは、単結合を示していてもよい。
式IVの特に好ましいポリマーは、下記の副式から選択される:
Figure 2018537547
Figure 2018537547
式中、RおよびRは、それぞれ、互いに独立に、出現毎に同一であるかまたは異なり、ラジカル−Sp−O−C(O)−C(O)−O−Rを示し、R−Rは、それぞれ、互いに独立に、出現毎に同一であるかまたは異なり、HまたはFを示すか、またはRで示された意味のうちの1つであり、SpおよびRは、前記または後記で示された意味を有し、式IV5において、ラジカルRおよびRのうちの少なくとも1つが、ラジカル−Sp−O−C(O)−C(O)−O−Rを示し、nは式IVに示された意味を有し、かつxおよびyは、それぞれ、互いに独立に>0かつ<1である。
式IV1〜IV10のポリマーにおいて、xおよびyは、それぞれ互いに独立に、好ましくは0.1〜0.9であり、特に好ましくは0.3〜0.7である。
式IV、IVa〜IVkおよびIV1〜IV10の好ましいポリマーは、以下の式から選択される:
Figure 2018537547
式中、「chain」は、上記の式IV、IVa〜IVkおよびIV1〜IV10から選択されるポリマー鎖を示し、R21およびR22は、それぞれ、互いに独立に、式IIaにおけるRで示された意味のうちの1つであるか、または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’または−ZnX’を示し、ここで、X’およびX’’はハロゲンを示し位、R’、R’’およびR’’’は、それぞれ、互いに独立に、式IのRで示された意味のうちの1つであり、かつラジカルR’、R’’およびR’’’のうちの2つが、それぞれそれらが結合されたヘテロ原子とともに、2〜20のC原子を有する、シクロシリル、シクロスタンニル、シクロボラン、シクロボロネートを形成していてもよい。
21およびR22は、好ましくは、H、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、または所望により置換されているC6〜12−アリールもしくはC2−10−ヘテロアリールを示し、特に好ましくは、H、フェニルまたはトリフェニルアミン(これは、例えばメチルのような、C〜C−アルキル基でモノもしくは多置換されていてもよい)を示す。
式IV、IVa〜IVk、IV1〜IV10およびVのポリマーにおいて、x、yおよびzは、それぞれ、単位A、BおよびCのモル比を示し、かつnは、重合度または全単位A、BおよびCの総数を示す。これらの式はとしては、A、BおよびCのブロックコポリマー、ランダムコポリマー、および交互コポリマーが挙げられ、またx>0かつy=z=0の場合にAはホモポリマーである。
本発明は、さらに、式VIaおよびVIbのモノマーに関するものである。
Figure 2018537547
式中、U、Ar、Ar、aおよびbは、式IIa中に示された意味を有し、かつR31およびR32は、それぞれ互いに独立に、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および−Sn(Zからなる群から選択され、ここで、Xは、ハロゲン、好ましくはCl、Br、またはI、を示し、Z1〜4は、所望により置換されていてもよい、アルキルおよびアリールからなる群から選択され、かつ2つのラジカルZが、BおよびO原子と共に、2〜20のC原子を有する、シクロボロネート基を形成していてもよい。
特に好ましくは、以下の式から選択されるモノマーである。
Figure 2018537547
式中、U、Ar、Ar、R31およびR32は、式VIa中で定義された通りである。特に好ましくは、式VI2のモノマーである。
特に好ましくは、式I、IIa、IIb、IIIa、IIIb、IVa、IVb、V、VIaおよびVIb、並びに以下の好ましい実施態様およびその組み合わせに従う、それらの副式で表される、繰返し単位、ポリマーおよびモノマーである。
−yは>0かつ<1、かつzは0、
−yは>0かつ<1、かつzは>0かつ<1、
−xは少なくとも5、好ましくは少なくとも10、特に好ましくは少なくとも50、かつ最大2000、好ましくは最大500、
−nは、少なくとも5、好ましくは少なくとも10、特に好ましくは少なくとも50、かつ最大2000、好ましくは最大500、
−Mは、少なくとも5000、好ましくは少なくとも8000、特に好ましくは少なくとも10,000、かつ好ましくは最大300,000、特に好ましくは最大100,000、
−Mは、少なくとも5000、好ましくは少なくとも8000、特に好ましくは少なくとも10,000、かつ最大300,000、好ましくは最大100,000、
−Xは、OまたはNH、特に好ましくはO、
−SPは、1〜20、特に好ましくは1〜8のC原子を有するアルキレン、最も好ましくは、メチレン、エチレン、プロピレンまたはヘキシレンである。
−ArおよびArは、それぞれのケースにおいてたがいに独立に、出現毎に同一であるかまたは異なり、1,4−フェニレン、チオフェン−2,5−ジイル、チアゾール−2,5−ジイル、セレノフェン−2,5−ジイル、フラン−2,5−ジイル、チエノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイル、チエノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[2,3−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイル、またはセレノフェノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイルから選択され、ここでこれらの基のすべては、非置換であってもよく、または、好ましくは前記および後記で定義されたRにより、一もしくは多置換されていてもよく、
−ArおよびArは、それぞれ互いに独立に、出現毎に同一であるかまたは異なり、1,4−フェニレン、チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェン−2,5−ジイル、チエノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイル、チエノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[2,3−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイル、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’’]ジチオフェン−2,6−ジイル、2,2−ジチオフェン、2,2−ジセレノフェン、ジチエノ[3,2−b:2’’,3’’−d]シロール−5,5−ジイル、4H−シクロペンタ[2,1−b:3,4−b’’]ジチオフェン−2,6−ジイル、カルバゾール−2,7−ジイル、フルオレン−2,7−ジイル、インダセノ[1,2−b:5,6−b’’]ジチオフェン−2,7−ジイル、ベンゾ[1’’,2’’:4,5;4’’,5’’:4’’,5’’]ビス(シロロ[3,2−b:3’’,2’’−b’’]チオフェン)−2,7−ジイル、フェナントロ[1,10,9,8−c,d,e,f,g]カルバゾール−2,7−ジイル、ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−4,7−ジイル、ベンゾ[2,1,3]セレナジアゾール−4,7−ジイル、ベンゾ[2,1,3]オキサジアゾール−4,7−ジイル、2H−ベンゾトリアゾール−4,7−ジイル、3,4−ジフルオロチオフェン−2,5−ジイル、チエノ[3,4−b]ピラジン−2,5−ジイル、キノキサリン−5,8−ジイル、チエノ[3,4−b]チオフェン−4,6−ジイル、チエノ[3,4−b]チオフェン−6,4−ジイル、3,6−ジチエン−2−イルピロロ[3,4−c]ピロール−1,4−ジオン、もしくは1,3−チアゾロ[5,4−d]−1,3−チアゾール−2,5−ジイルから選択され、ここでこれらの基のすべては、非置換であってもよく、または、好ましくは前記および後記で定義されたRにより、一もしくは多置換されていてもよく、
−Arは、出現毎に同一であるかまたは異なり、1,4−フェニレン、チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェン−2,5−ジイル、チエノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイル、チエノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[2,3−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイル、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’’]ジチオフェン−2,6−ジイル、
2,2−ジチオフェン、2,2−ジセレノフェン、ジチエノ[3,2−b:2’’,3’’−d]シロール−5,5−ジイル、4H−シクロペンタ[2,1−b:3,4−b’’]ジチオフェン−2,6−ジイル、カルバゾール−2,7−ジイル、フルオレン−2,7−ジイル、インダセノ[1,2−b:5,6−b’’]ジチオフェン−2,7−ジイル、ベンゾ[1’’,2’’:4,5;4’’,5’’:4’’,5’’]ビス(シロロ[3,2−b:3’’,2’’−b’’]チオフェン)−2,7−ジイル、フェナントロ[1,10,9,8−c,d,e,f,g]カルバゾール−2,7−ジイル、ベンゾ−2,1,3−チアジアゾール−4,7−ジイル、ベンゾ−2,1,3−セレナジアゾール−4,7−ジイル、ベンゾ−2,1,3−オキサジアゾール−4,7−ジイル、2H−ベンゾトリアゾール−4,7−ジイル、3,4−ジフルオロチオフェン−2,5−ジイル、チエノ[3,4−b]ピラジン−2,5−ジイル、キノキサリン−5,8−ジイル、チエノ[3,4−b]チオフェン−4,6−ジイル、チエノ[3,4−b]チオフェン−6,4−ジイル、[1,3]チアゾロ[5,4−d]−1,3−チアゾール−2,5−ジイル、もしくはベンゾ[lmn]−3,8−フェナントロリン−1,3,6,8−テトラオン−4,9−ジイルから選択され、ここでこれらの基のすべては、非置換であってもよく、または、好ましくは前記および後記で定義されたRにより、一もしくは多置換されていてもよく、そしてすべてのラジカルは、前記および後記で定義されているように−Sp−X−C(O)−O−Rによって少なくとも一置換されており、
−ArおよびAr1〜4は、所望により置換されているフェニレン−1,4−ジイルとは異なり、
−Rは、Hとは異なり、
−Rは、1〜20のC原子を有する第一級アルキル、3〜30のC原子を有する第二級アルキル、または4〜30のC原子を有する第三級アルキルであり、ここで、全てのこれらの基における1以上のH原子は、所望によりFで置き換えられており、
−Rは、直鎖または分岐状の、2〜20のC原子を有するアルケニルであって、ここで、1個以上のH原子は所望によりFで置き換えられており、
−Rは、3〜20のC原子を有する、環状アルキルであって、ここで、1以上のH原子は所望によりFで置き換えられおり、
−Rは、直鎖および環状の、5〜20のC原子を有するアルキルを含むラジカルであって、ここで1以上のH原子は所望によりFで置き換えられており、
−RおよびR00は、HまたはC〜C10のアルキルから選択され、
−Rは、出現毎に同一であるかまたは異なり、直鎖、分岐および/または環状の、1〜30のC原子を有する、アルキル、アルコキシまたはスルホニルアルキルから選択され、ここで、1以上のH原子は所望によりFで置き換えられており、
−Rは、出現毎に同一であるかまたは異なり、所望により、F、アルキルまたはアルコキシで置き換えられており、4〜30の環原子を有する、アリール、アリールオキシ、ヘテロアリールおよびヘテロアリールオキシから選択され、
−Rは、出現毎に同一であるかまたは異なり、直鎖、分岐および/または環状の、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニルおよびアルキルカルボニルオキシから選択され、ここで1以上のH原子は所望によりFで置き換えられており、
−Rは、出現毎に同一であるかまたは異なり、F、Cl、Br、I、CN、R、−C(O)−R、−C(O)−O−R、−OC(O)−R、−SO−Rまたは−SO−R(ここで、Rは、直鎖、分岐および/または環状の、1〜20のC原子を有するアルキルを示し、1以上の非隣接のCH基が、それぞれ互いに独立に、−O−、−S−、−C(O)−、−C(S)−、−C(O)O−、−O−C(O)−、−NR−、−SiR00−、−CF−、−CHR=CR00−、−CY=CY−もしくは−C≡C−で、Oおよび/またはS原子が互いに直接結合しないように置き換えられていてもよく、また、1以上のH原子はF、Cl、Br、IまたはCNに置き換えられていてもよい)を示すか、または4〜20の環原子を有し、好ましくは前記で定義された、ハロゲンもしくはアルキルもしくはシクロアルキルによって、所望により置換された、アリール、ヘテロアリール、アリールオキシもしくはヘテロアリールオキシを示し、
−RおよびR00は、それぞれ、互いに独立に、HまたはC〜C10のアルキルを示し、
−R21およびR22は、それぞれのケースにおいて互いに独立であり、出現毎に同一であるかまたは異なり、H、ハロゲン、−CHCl、−CHO、−CH=CH−SiR’R’’R’’’、−SnR’R’’R’’’−BR’R’’、−B(OR’)(OR’’)、−B(OH)、C〜C20のアルキル、C〜C20のアルコキシ、C〜C20のアルケニル、C〜C20のフルオロアルキルおよび4〜10の環原子を有する、所望により置換されているアリールまたはヘテロアリール、好ましくはフェニルから選択され、
−R31およびR32は、それぞれのケースにおいて互いに独立であり、出現毎に同一であるかまたは異なり、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および−Sn(Z、(式中、Xは、ハロゲン、好ましくはCl、BrまたはIを示し、Z1〜4は、アルキルおよびアリール(これらは所望により置換されている)からなる群から選択され、2つのラジカルZは、BおよびO原子とともに、2〜20のC原子を有するシクロボロネート基を形成していてもよい)から選択される。
本発明によるポリマーおよびモノマーは、当業者に公知であり、また文献に記載されている方法、またはそれに類似する方法に従って合成される。その他の製造方法は、実施例から推量することができる。
例えば、本発明によるポリマーは、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、熊田カップリング、根岸カップリング、薗頭カップリング、ヘックカップリング、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、または横沢による合成による適切な方法で製造することができる。鈴木カップリング、山本カップリングおよびスティルカップリングが特に好ましい。
ポリマーの繰り返し単位を形成するために重合されるモノマーは、当業者に公知の方法によって製造することができる。
ポリマーは、好ましくは、式VIaもしくはVIb、またはそれらの、前記および後記するような好ましい副式で表される、モノマーから調製される。
本発明の更なる態様は、重合反応、好ましくはアリール−アリールカップリング反応において、同一であるかまたは異なる、式Iの1以上のモノマー単位、または同一であるかまたは異なる、式VIaもしくはVIbの1上のモノマーを、互いに、および/または1以上のコモノマーにカップリングさせることにより、本発明のポリマーを製造する方法である。
適切で好ましいコモノマーは、下記の式から選択される:
Figure 2018537547
式中、Ar、Ar、Ar、Ar、aおよびcは、式IIaおよびIIIaで示された意味を有し、そして、R31およびR32は、式VIaで示された意味を有する。
特に好ましいのは、同一であるかまたは異なる、式VIaもしくはVIbの1以上のモノマーと、式VIIIの1以上のモノマーとの、および所望により式IXおよびXから選択される1つ以上のモノマーとの、アリール−アリールカップリング反応における反応(ここで、好ましくは、R31およびR32は、Cl、Br、I、−B(OZおよび−Sn(Zから選択される)により、ポリマーを製造する方法である。
特に好ましい方法は、下記の態様から選択される:
a)式VI1のモノマーと、式IXのモノマーとのアリール−アリールカップリング反応によりポリマーを製造する方法、
Figure 2018537547
Figure 2018537547
b)式VI2のモノマーと、式VIII1のモノマーとのアリール−アリールカップリング反応によりポリマーを製造する方法、
Figure 2018537547
Figure 2018537547
c)式VI2のモノマーと、式VIII2のモノマーとのアリール−アリールカップリング反応によりポリマーを調製する方法、
Figure 2018537547
Figure 2018537547
d)式VI2のモノマーと、式VIII2のモノマーおよび式IXとのモノマーとのアリールアリールカップリングによってポリマーを調製する方法、
Figure 2018537547
Figure 2018537547
Figure 2018537547
e)式VI5のモノマーと、式IXのモノマーとのアリールアリールカップリングによってポリマーを調製する方法、
Figure 2018537547
Figure 2018537547
f)式VI2のモノマーと、式IXのモノマーと、式Xのモノマーとのアリールアリールカップリングによってポリマーを調製する方法、
Figure 2018537547
Figure 2018537547
Figure 2018537547
式中、R31、R32、U、Ar1,2,3,4は、式IIa、IIIaおよびVIaにおいて定義された通りであり、かつR31およびR32は、好ましくは、Cl、Br、I、式VIaにおいて定義された−B(OZおよび−Sn(Zから選択される。
好ましい、アリール−アリールカップリング反応法および重合法は、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およびブッフバルトカップリングによる合成である。特に好ましいのは、鈴木、根岸、スティルおよび山本カップリングである。鈴木カップリングは、例えば、WO/00/53656A1またはM.Ranger,D.Rondeau,M.Leclerc,Macromolecules 1997,30,7686−7691に記載されている。根岸カップリングは、例えば、J.Chem.Soc.,Chem.Commun.,1977、683−684に記載されている。山本カップリングは、例えば、T.Yamamoto等,Prog.Polym.Sci.,1993,17,1153−1205、WO2004/022626A1、またはN.Kobayashi,R.Koguchi,M.Kijima,Macromolecules 2006,39,9102−9111に記載されており、そして、スティルカップリングは、例えば、Z.Bao等,J.Am.Chem.Soc.,1995,117,12426−12435に記載されている。
例えば、山本カップリングには、2つの反応性ハライド基を有する上記のようなモノマーを使用することが好ましい。鈴木カップリングには、2つの反応性、ボロン酸もしくはボロン酸エステル基を有する上記のようなモノマーと2つの反応性ハライド基を有するモノマー、または1つの反応性の、ボロン酸もしくはボロン酸エステル基と1つの反応性ハライド基とを有するモノマーを使用することが好ましい。スティルカップリングには、2つの反応性スタンニル基を有する上記のようなモノマーと2つの反応性ハライド基を有するモノマー、または1つの反応性スタンニル基と1つの反応性ハライド基とを有するモノマーを使用することが好ましい。根岸カップリングには、2つの反応性有機亜鉛基を有する上記のようなモノマーと2つの反応性ハライド基を有するモノマー、または1つの反応性有機亜鉛基と1つの反応性ハライド基とを有するモノマーを使用することが好ましい。
特に、鈴木、根岸またはスティルカップリングのための好ましい触媒は、Pd(0)錯体およびPd(II)塩から選択される。好適なPd(0)錯体は、少なくとも1つのホスフィン配位子、例えばPd(PPhを持つものである。別の好ましいホスフィン配位子は、トリス(オルト−トリル)ホスフィン、すなわち、Pd(o−tol)である。好適なPd(II)塩は、酢酸パラジウム、すなわちPd(OAc)を含む。Pd(0)錯体は、例えば、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)ジパラジウム(0))、またはPd(II)塩(例えば、酢酸パラジウム)を、ホスフィン配位子(例えば、トリフェニルホスフィン、トリス(オルト−トリル)ホスフィン、またはトリ(tert−ブチル)ホスフィン)と混合することによっても製造することができる。鈴木重合は、塩基(例えば、炭酸ナトリウム、リン酸カリウム、水酸化リチウム、もしくはリン酸カリウム)の存在下、または有機塩基(例えば、テトラエチルアンモニウムカーボネート、もしくはテトラエチルアンモニウムヒドロキシド)の存在下で行われる。山本重合では、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)が使用される。
鈴木重合は、ホモポリマーだけでなく、ランダムおよび交互コポリマー、並びにランダムに分布されたブロックコポリマーを製造するために使用することができる。ランダムまたはブロックコポリマーは、例えば、反応性基の1つがハロゲンであり、他の反応基がボロン酸またはボロン酸誘導体基である、上記モノマーから、製造することができる。ランダム、交互およびブロックコポリマーの合成は、例えば、WO03/048225A2またはWO2005/014688A2により詳細に記載されている。
前述のように、ハロゲンの代替として式−O−SO(式中、Zは、上記された通りである)で表される脱離基を使用することができる。このような脱離基の具体例としては、トシレート、メシレートおよびトリフレートが挙げられる。
モノマーおよびポリマーは、当業者によって知られている方法や文献に開示された方法と同様に調製されうる。特に好ましい合成方法は、実施例で与えられる。
同様に、本発明は、上記および後記に記載のモノマーおよびポリマーの新規な調製方法に関するものである。
オキサレート側鎖は、例えば、ポリマー、またはポリマーを含んでなる材料が半導体層として基板や電子部品に適用された後、単に加熱によって、本発明によるポリマーから開裂されうる。
開裂のための温度は、熱重量分析(TGA)および示差走査熱量測定(DSC)を使用して測定することができる。文献から知られている側鎖の場合は、完全に脱官能基化されたポリマー骨格に到達するために、温度は典型的には210℃または310℃である。対照的に、本発明の熱的に開裂可能な基の場合は、この温度は、<200℃であり、そして、例えば、アルキルラジカルを例えばアルケニルラジカルで置き換えることにより、さらに低くすることさえできる。本発明に記載の半導体ポリマーは、開裂後、典型的には、アルコール基、アミンもしくはイミド官能基を有する。これらは、溶解性をさらに低下させる水素結合を形成することができる。
例えば、本発明によるポリマーの熱的開裂反応は、スキーム1に示される。
Figure 2018537547
開裂反応は、好ましくは本発明によるポリマーを200℃以下の温度、好ましくは100℃〜200℃、特に好ましくは150℃〜200℃に加熱することによって行われる。
さらに、本発明は、ポリマーまたは本発明によるポリマーを含んでなる層、例えば半導体層、を、200℃以下の温度、好ましくは100℃〜200℃、特に好ましくは150℃〜200℃に加熱することによって、本発明によるポリマーのオキサレート基のいくつかまたは全てを、開裂させる方法に関するものである。さらに、本発明は、ポリマーまたはこの方法によって得られる半導体層に関するものである。
本発明によるポリマーは、混合物またはポリマーブレンド中で、例えば、モノマー化合物と一緒に、または電荷輸送特性、半導体特性、導電特性、光導電特性および/または発光半導体特性を有する、他のポリマーと一緒に、または、例えば、OLED素子中の中間層もしくは電荷ブロック層として使用される、正孔ブロックもしくは電子ブロック特性を有する、ポリマーと一緒に、使用することもできる。本発明の別の態様は、よって、本発明による1つ以上のポリマーと、上記特性の1つ以上を有する、1つ以上の更なるポリマーとを含んでなるポリマーブレンドに関する。これらのブレンドは、先行技術に記載され、当業者に知られた従来の方法により製造することができる。典型的には、ポリマーを、互いに混合するか、または適当な溶媒に溶解し、そして、溶液を合わせる。
本発明の更なる態様は、前記および後記されている、ポリマー、混合物もしくはポリマーブレンドの1以上と、有機溶剤の1つ以上とを含んでなる配合物に関する。
好ましい溶媒は、脂肪族炭化水素、塩素化炭化水素、芳香族炭化水素、ケトン、エーテル、およびこれらの混合物である。使用することのできるその他の溶媒としては、1,2,4−トリメチルベンゼン、1,2,3,4−テトラメチルベンゼン、ペンチルベンゼン、メシチレン、クメン、シメン、シクロヘキシルベンゼン、ジエチルベンゼン、テトラリン、デカリン、2,6−ルチジン、2−フルオロ−m−キシレン、3−フルオロ−o−キシレン、2−クロロベンゾトリフルオリド、ジメチルホルムアミド、2−クロロ−6−フルオロトルエン、2−フルオロアニソール、アニソール、2,3−ジメチルピラジン、4−フルオロアニソール、3−フルオロアニソール、3−トリフルオロメチルアニソール、2−メチルアニソール、フェネトール、4−メチルアニソール、3−メチルアニソール、4−フルオロ−3−メチルアニソール、2−フルオロベンゾニトリル、4−フルオロベラトロール、2,6−ジメチルアニソール、3−フルオロベンゾニトリル、2,5−ジメチルアニソール、2,4−ジメチルアニソール、ベンゾニトリル、3,5−ジメチルアニソール、Ν,Ν−ジメチルアニソール、安息香酸エチル、1−フルオロ−3,5−ジメトキシベンゼン、1−メチルナフタリン、N−メチルピロリジノン、3−フルオロベンゾトリフルオリド、ベンゾトリフルオリド、ベンゾトリフルオリド、ジオキサン、トリフルオロメトキシベンゼン、4−フルオロベンゾトリフルオリド、3−フルオロピリジン、トルエン、2−フルオロトルエン、2−フルオロベンゾトリフルオリド、3−フルオロトルエン、4−イソプロピルビフェニル、フェニルエーテル、ピリジン、4−フルオロトルエン、2,5−ジフルオロトルエン、1−クロロ−2,4−ジフルオロベンゼン、2−フルオロピリジン、3−クロロフルオロベンゼン、3−クロロフルオロベンゼン、1−クロロ−2,5−ジフルオロベンゼン、4−クロロフルオロベンゼン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、2−クロロフルオロベンゼン、p−キシレン、m−キシレン、o−キシレン、もしくは、o−、m−およびp−異性体の混合物が挙げられる。比較的極性の低い溶媒が一般的に好ましい。インクジェット印刷には、高沸点溶媒および溶媒混合物が好ましい。スピンコーティングには、例えばキシレンおよびトルエンなどのアルキル化ベンゼンが好ましい。
特に好ましい溶媒の例としては、ジクロロメタン、トリクロロメタン、モノクロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、テトラヒドロフラン、アニソール、モルホリン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、1,4−ジオキサン、アセトン、メチルエチルケトン、1,2−ジクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロエタン、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、テトラリン、デカリン、インダン、安息香酸メチル、安息香酸エチル、メシチレンおよび上記の溶媒の混合物が挙げられる。(但し、これらに限定されない。)
溶液中のポリマーの濃度は、好ましくは0.1〜10重量%であり、より好ましくは0.5〜5重量%である。所望により、溶液はまた、例えば、WO2005/055248A1に記載されるようなレオロジー特性を調整するために、1以上の結合剤を含んでいてもよい。
適切な混合およびエージングの後、溶液は次のいずれか1つのカテゴリに分類される:完全溶液、ボーダーライン溶液または不溶性。溶解性と不溶性を分ける、溶解性パラメータ−水素結合の限界を示すために、輪郭線が描かれる。溶解性領域内に入る「完全」溶媒は、「Crowley,J.D.,Teague,G.S.JrおよびLowe,J.W.Jr.,Jornal of Paint Technology,38,no.496,296(1966)」に刊行されたような文献値から選択することができる。溶媒混合物は、同様に使用することができ、そして、「Solvents,W.H.Ellis,Federation of Societies for Coatings Technology,p.9−10,1986」中に記載される通りに確認することができる。混合物中に少なくとも1つの真の溶媒が存在することが望ましいとしても、このような手順は、本発明の両ポリマーを溶解する「非−」溶媒の混合物へと導くことができる。
本発明によるポリマーは、前記および後記するように、素子中の構造化された半導体層に使用することができる。現代のマイクロエレクトロニクスにおける用途には、コスト(より多くの素子/単位の領域)とエネルギー消費を低減するために、小さな構造またはパターンを作製することが一般的に望ましい。本発明によるポリマーを含む薄層の構造化は、例えば、フォトリソグラフィー、電子線リソグラフィーまたはレーザーパターニングによって行なうことができる。
電子もしくは電子光学素子中の薄層としての使用において、本発明のポリマー、ポリマーブレンドもしくは配合物は、任意の適切な方法によって、堆積させることができる。素子の液体コーティングは、真空蒸着技術よりも望ましい。溶液からの堆積方法は、特に好ましい。本発明の配合物は、多くの液体コーティング技術の使用を可能にする。好ましい堆積技術としては、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、凸版印刷、スクリーン印刷、ナイフコーティング、輪転印刷、逆輪転印刷、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、刷毛コーティングまたはパッド印刷が挙げられるが、これらに限定されない。高解像度の層および素子の製造を可能にするので、インクジェット印刷が特に好ましい。
選択された本発明の配合物は、インクジェット印刷またはマイクロディスペンシングによって、素子用の既製の基板上に適用されうる。基板への有機半導体層の適用には、アプリオン(Aprion)社、日立工機社、インクジェットテクノロジー(InkJet Technology)社、オンターゲットテクノロジー(On Target Technology)社、ピコジェット(Picojet)社、スペクトラ(Spectra)社、トライデント(Trident)社、ザール(Xaar)社によって供給される、工業的規模の圧電プリントヘッドを使用することができるが、これに限定されない。例えば、ブラザー社、エプソン社、コニカ社、セイコーインスツルメンツ社、東芝TEC社によって製造された、半工業的ヘッド、または例えばマイクロドロップ(Microdrop)社およびマイクロファブ(Microfab)社によって製造された、単一ノズルのマイクロディスペンサーを使用することもできる。
インクジェット印刷またはマイクロディスペンシングによる適用に対して、ポリマーは、最初に、適当な溶媒に溶解されなければならない。溶剤は、上記の要件を満たさなければならず、かつ、選択されたプリントヘッドに悪い影響を与えてはならない。さらに、プリントヘッド中で溶液が乾燥することにより生じる操作上の問題を避けるため、溶媒は、沸点が>100℃、好ましくは>140℃、そしてより好ましくは>150℃でなければならない。上記の溶媒の他に、適当な溶媒の例としては、置換および非置換のキシレン誘導体、ジーC1〜2−アルキルホルムアミド、置換および非置換の、アニソールおよび他のフェニルエーテル誘導体、置換されたヘテロ環状体、例えば、置換された、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピロリジノン、置換および非置換の、N,N−ジ−C1〜2−アルキルアニリンおよび他のフッ素化もしくは塩素化芳香族化合物が挙げられる。
本発明によるポリマーをインクジェット印刷によって堆積するための好ましい溶媒としては、ベンゼン環が1以上の置換基で置換され、その1以上の置換基中の炭素原子の総数が少なくとも3である、ベンゼン誘導体が挙げられる。例えば、そのベンゼン誘導体は、1つのプロピル基または3つのメチル基によって置換されていることができ、合計で少なくとも3個の炭素原子が両方の場合に存在する。このような溶媒は、噴霧中の、ノズルの目詰まりおよび成分の分離を、低減もしくは防止するポリマーと一緒に、溶媒を含むインクジェットインクの形成を可能にする。溶媒としては、次にリストされる例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、イソズレン、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以上の溶媒の組み合わせ(ここで、それぞれの溶媒は、好ましくは>100℃、より好ましくは>140℃の沸点を持つ)であってもよい。そのような溶媒は、また、堆積層の膜形成を改善し、また、層中の欠陥を低減させる。
インクジェットインク(すなわち、溶媒、結合剤および半導体化合物の混合物)は、好ましくは、20℃で、1〜100mPa・s、特に好ましくは1〜50mPa・s、特別に好ましくは1〜30mPa・sの粘度を有する。
本発明による、ポリマーまたは配合物は、例えば、界面活性化合物、潤滑剤、湿潤剤、分散剤、撥水剤、接着剤、流動性向上剤、消泡剤、脱気剤、反応性もしくは非反応性であってもよい希釈剤、助剤、着色剤、染料もしくは顔料、増感剤、安定剤、ナノ粒子および阻害剤から選択される、1つ以上の更なる、成分もしくは添加剤を追加的に含んでいてもよい。
本発明によるポリマーは、光学、電気光学、電子、エレクトロルミネッセンスもしくはフォトルミネッセンスの要素もしくは素子における、電荷輸送材料、半導体材料、導電材料、光導電材料もしくは発光材料として使用される。これらの素子では、本発明のポリマーは、典型的には、薄層またはフィルムとして適用される。
それゆえ、本発明は、さらに、電子素子における本発明による半導体ポリマー、ポリマーブレンド、配合物または層の使用に関するものである。
配合物は、様々な素子や電気器具における高移動度を持つ半導体材料として使用することができる。配合物は、例えば、半導体層または半導体フィルムの形態で、使用することができる。従って、本発明は、更なる態様において、電子素子に使用される半導体層であって、その層が本発明による、ポリマー、ポリマーブレンドまたは配合物を含んでなるものを提供するものである。層またはフィルムは、約30ミクロン未満とすることができる。様々な電子素子で使用するために、厚さは約1ミクロン未満とすることができる。層は、前述の溶液コーティングまたは印刷技術のいずれかによって、例えば、電子素子の一部の上に、堆積させることができる。
本発明は、さらに、本発明による、ポリマー、ポリマーブレンド、配合物、または有機半導体層を含んでなる電子素子に関するものである。特に好ましい素子は、OFET、TFT,IC、論理回路、キャパシタ、RFIDタグ、OLED、OLET、OPED、OPV、OPD、太陽電池、レーザーダイオード、光伝導体、光検出器、電子写真素子、電子写真記録素子、有機メモリ素子、センサー素子、電荷注入層、ショットキーダイオード、平坦化層、帯電防止フィルム、導電性基板および導電性パターンである。
特に好ましい電子素子は、OFET、OLED、OPV素子およびOPD素子であり、特にバルクヘテロ接合(BHJ)OPV素子である。OFETにおいては、例えば、活性半導体チャネルは、ドレインとソースの間に本発明の層を含んでいることができる。別の例として、OLED素子において、電荷(正孔または電子)注入または輸送層は、本発明の層を含んでなることができる。
OPVまたはOPD素子における使用のためには、本発明のポリマーは、好ましくは、
p型半導体(電子供与体)およびn型半導体(電子受容体)を含んでなるか、もしくは含む配合物中に、より好ましくは、本質的にそれらからなる、配合物中に、そして非常に好ましくは専らそれらからなる配合物中に、使用される。p型半導体は、好ましくは、本発明のポリマーである。n型半導体は、例えば、無機材料(例えば、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)、またはセレン化カドミウム(CdSe))、または有機材料(例えば、グラフェン、フラーレンもしくは置換されたフラーレンであり、ここで、置換されたフラーレンは、例えば、ICBAのようなインデン−C60−フラーレンの二付加物、または、「PCBM」もしくは「C60PCBM」としても知られ、例えば、G.Yu,J.Gao,J.C.Hummelen,F.Wudl,A.J.Heeger,Science 1995,vol.270,p.1789ffに開示され、そして、下記に示す構造を持つ、(6,6)−フェニル酪酸メチルエステルを誘導体化したメタノ−C60−フラーレン、または、例えば、C70−フラーレン基(C70PCBM)を有する、構造的に類似する化合物またはポリマー(参照:例えば、Coakley,K.M.およびMcGehee,M.D.Chem.Mater.2004,16,4533))である。受容体基(例えば、式I10またはI11で表される繰り返し単位)を含む本発明のポリマーは、n型半導体としても使用することができる。
Figure 2018537547
本発明のOPVもしくはOPD素子における光活性層を形成するために、本発明のポリマーを、好ましくは、フラーレンもしくは置換されたフラーレン、例えば、PCBM−C60、PCBM−C70、ビスPCBM−C60、ビスPCBM−C70、ICBA(1’,1’’,4’’,4’’−テトラヒドロジ[1,4]メタノナフタレノ[1,2:2’’3’’;56,60:2’’,3’’][5,6]フラーレン−C60−Ih]と、またはグラフェンもしくはZnO、TiO、ZTO、MoO、NiOなどの金属酸化物と混合する。
本発明によるOPVまたはOPD素子は、光活性層以外に、好ましくは、光活性層の一面上で、透明もしくは半透明の基板の上に、透明もしくは半透明の第1の電極を、そして、光活性層の他方の面上に、金属もしくは半透明の第2の電極を具備してなる。
さらに好ましい実施態様において、本発明によるOPVもしくはOPD素子は、光活性層と第1および/または第2の電極との間に、正孔輸送および/または電子ブロック層として機能することのできる、1以上の中間層またはバッファ層(この層は、例えば、ZTO、MoO、NiOなどの金属酸化物;例えば、PEDOT:PSSなどの共役ポリマー電解質;例えば、ポリトリアリールアミン(PTAA)などの共役ポリマー;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’’−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)などの有機化合物のような材料を含んでなる)、または正孔ブロックおよび/または電子輸送層として機能することのできる、1つ以上の中間層もしくはバッファ層(この層は、例えば、ZnO、TiOなどの金属酸化物;例えば、LiF、NaF、CsFなどの塩;例えば、ポリ[3−(6−トリメチルアンモニオヘキシル)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オヘキシル)チオフェン]もしくはポリ[(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)]などの共役ポリマー電解質;または、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(III)(Alq)もしくは4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリンなどの有機化合物のような材料を含む)を具備してなる。
本発明によるポリマーもしくはポリマーブレンドと、フラーレンもしくは置換されたフラーレンとの混合物において、ポリマー:フラーレンの比は、重量部で、好ましくは、5:1〜1:5、より好ましくは、1:1〜1:3、最も好ましくは1:1〜1:2である。ポリマー結合剤は、好ましくは5〜95重量%の濃度で添加することができる。適切で好ましい結合剤の例としては、ポリスチレン(PS)、ポリプロピレン(PP)および、ポリメチルメタクリレート(PMMA)が挙げられる。
BHJ−OPV素子における薄層の製造のために、本発明の、ポリマー、ポリマーブレンド、または配合物は、任意の適切な方法によって堆積されうる。素子の液体コーティングは、真空蒸着法よりも望ましい。溶液からの堆積方法は、特に好ましい。本発明の配合物は、多くの液体コーティング技術の使用を可能にする。好ましい堆積技術としては、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、凸版印刷、スクリーン印刷、ナイフコーティング、輪転印刷、逆輪転印刷、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、スロットダイコーティング、スプレーコーティング、刷毛コーティングまたはパッド印刷が挙げられるが、これらに限定されない。高解像度の層および素子の製造を可能にするので、インクジェット印刷が特に好ましい。
OPV素子およびOPVモジュールの製造のために、特に好ましいのは、フレキシブル基板に対応した面積(areal)印刷法、例えば、スロットダイコーティングまたはスプレーコーティングである。
本発明によるポリマーおよびフラーレンから、BHJ層を製造するための適切な溶媒を選択する場合には、両成分の完全な溶解を確実にする必要があり、また、選択した印刷法もしくはコーティング法に起因する界面条件(例えばレオロジー特性)に注意する必要がある。
この目的のために、有機溶剤が使用される。典型的な溶媒は、例えば、芳香族および/または塩素化溶剤である。適切で好ましい溶媒の例としては、例えば、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、n−ブチル酢酸、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、テトラリン、デカリン、インダン、安息香酸メチル、安息香酸エチル、メシチレンおよび上記の溶媒の混合物が挙げられるが、これらに限定されない。
OPV素子は、例えば、文献から既知の任意のタイプであってもよい(参照:例えば、Waldauf等、Appl.Phys.Lett.89、233517(2006))。
本発明による第一の好ましいOPV素子は、(入射光に面した側から始まる順番に)以下のものを含んでなる:
−所望により、基板、
−アノードとして、好ましくは、金属酸化物、例えばITOを含み、高い仕事関数を有する電極、
−所望により、好ましくは有機ポリマーもしくはポリマーブレンド、または有機化合物(例えば、PEDOT:PSS(ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン):ポリ(スチレンスルホナート))、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)もしくは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)を含んでなる、導電性ポリマー層または正孔輸送層、
−例えば、p型とn型の半導体の、2重層もしくは2つの分離層の形で存在するか、または、バルクヘテロ接合(BHJ)を形成する、p型とn型の半導体のブレンドとして存在する、p型の有機半導体およびn型の有機半導体を含んでなる層(「活性層」または「光活性層」とも呼ばれる)、
−所望により、例えば、LiFを含んでなる電子輸送層、
−カソードとして、金属、例えばアルミニウムを含有する低仕事関数の電極、
ここで、前記電極の少なくとも1つ、好ましくはアノード、が透明であり、かつ、
前記p型の半導体および/またはn型の半導体は、本発明によるポリマーである。
本発明による第二の好ましいOPV素子は、逆OPV素子であり、(入射光に面した側から始まる順番に)以下のものを含んでなる:
−所望により、基板、
−カソードとして、好ましくは、金属酸化物、例えばITOを含み、高い仕事関数を有する電極、
−好ましくは金属酸化物、例えば、TiOまたはZnOを含んでなる、正孔ブロック層、
−例えば、p型とn型の半導体の、2重層もしくは2つの分離層の形で存在するか、または、バルクヘテロ接合(BHJ)を形成する、p型とn型の半導体のブレンドとして存在する、p型の有機半導体およびn型の有機半導体を含んでなる層(「活性層」または「光活性層」とも呼ばれる)、
−所望により、好ましくは有機ポリマーもしくはポリマーブレンド、または有機化合物(例えば、PEDOT:PSS、TBDもしくはNBD)を含んでなる、導電性ポリマー層または正孔輸送層、
−アノードとして、銀などの高仕事関数の金属を含んでなる電極、
ここで、前記電極の少なくとも1つ、好ましくはカソード、が透明であり、かつ、
前記p型の半導体および/またはn型の半導体は、本発明によるポリマーである。
本発明のOPV素子において、p型とn型の半導体材料は、好ましくは、ポリマー/フラーレン系のような、上述の材料から選択される。このようなポリマー/フラーレン系を含んでなる活性層を基板上に適用すると、ナノメートル領域の相分離を示すBHJが形成される(参照:例えば、Dennler等、Proceedings of the IEEE,2005,93(8)、1429、またはHoppe等、Adv.Func.Mater,2004,14(10),1005)。所望により、ブレンドのモルホロジーとOPV素子の性能を最適化するために、加熱ステップが求められてもよい。
OPV素子の性能を最適化する別の方法は、相分離に影響を与え、所望の方向に導くことができる高沸点添加剤を含んでなる、OPV(BHJ)素子を製造するための配合物の作製である。この目的に対して、高効率の太陽電池を製造するために、例えば、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、または他の添加剤を使用することができる。これらの例は、J.Peet等,Nat.Mater.,2007,6,497、またはFrechet等 J.Am.Chem.Soc.,2010,132,7595−7597に記載されている。
本発明によるポリマー、ポリマーブレンド、配合物および層はまた、半導体チャネルとしてOFETでの使用に適している。従って、本発明はまた、ゲート電極、絶縁(またはゲート絶縁体)層、ソース電極、ドレイン電極、およびソースとドレイン電極を接続している有機半導体チャネルを具備してなるOFETを提供する。ここで、有機半導体チャネルは、本発明による、ポリマー、ポリマーブレンド、配合物もしくは有機半導体層を含んでなる。OFETの他の特徴は、当該技術分野の当業者に知られており、そして、発明的技法を実施することなく追加することができる。
有機半導体材料が、ゲート誘電体とドレイン電極とソース電極との間に、薄膜として堆積されているOFETは、周知の事実であり、例えば、US5892244、US5998804またはUS6723934に開示されている。本発明による化合物の溶解性を利用した低コストでの製造、ひいては大きな面積の加工性などの利点があるので、これらのFETの好ましい用途は、例えば、集積回路、TFTディスプレイおよびセキュリティー用途などである。
OFET素子における、ゲート、ソースおよびドレイン電極、並びに絶縁および半導体層は、任意の順序で配置されることができるが、但し、ソースおよびドレイン電極は絶縁層によってゲート電極から分離されており、ゲート電極と半導体層の両方は絶縁層と接触しており、そして、ソース電極とドレイン電極の両方は半導体層と接触している。
本発明によるOFET素子は、好ましくは以下を含んでなる:
−ソース電極、
−ドレイン電極、
−ゲート電極、
−半導体層、
−1以上のゲート絶縁層、
−所望により、基板。
ここで、半導体層は、好ましくは、本発明による、ポリマー、ポリマーブレンドまたは配合物を含んでなる。
OFET素子は、トップゲート素子またはボトムゲート素子であってもよい。OFET素子の適切な構造および製造法は、当業者に公知であり、文献、例えば、US2007/0102696A1に開示されている。
ゲート絶縁層は、好ましくは、フルオロポリマー、例えば、市販の、サイトップ809M(商標)またはサイトップ107Μ(商標)(旭硝子社製)を含んでいてもよい。ゲート絶縁膜を、好ましくは、例えば、スピンコーティング、ナイフコーティング、ワイヤーバーコーティング、スプレーコーティングもしくはディップコーティング、またはその他の公知の方法によって、絶縁体材料および1以上のフッ素原子を有する溶媒(フッ素系溶媒)、好ましくはパーフルオロ溶媒の、1以上を含んでなる配合物から堆積させる。好適なパーフルオロ溶媒は、例えば、FC75(商標)(アクロス社製、カタログ番号12380)である。その他の好適な、フルオロポリマーとフッ素系溶媒は、従来技術から知られており、例えば、パーフルオロポリマー:テフロンAF(商標)1600もしくは2400(デュポン社製)またはフルオロペル(商標)(サイトニックス社製)またはパーフルオロ溶媒:FC43(商標)(アクロス社製、番号12377)である。特に好ましいのは、例えば、US2007/0102696A1またはUS7095044に開示されているような、1.0〜5.0、非常に好ましくは1.8〜4.0の低い比誘電率(または誘電率)を有する有機誘電体材料(「low−k材料」)である。
セキュリティ用途においては、本発明による半導体材料を含んでなる、OFETおよびその他の素子(例えば、トランジスタやダイオード)を、価値のある書類(例えば、紙幣、クレジットカードもしくはIDカード、国籍証明書、クーポン、または金銭的価値を有する任意の製品(例えば、切手、入場および旅行チケット、宝くじ、株券、小切手等))を認証し、偽造を防止するために、RFIDタグもしくは安全マークに使用することができる。
あるいは、本発明の材料は、例えば、フラットパネルディスプレイ用途での活性表示物質として、または例えば、液晶ディスプレイのフラットパネルのバックライトとして、OLEDにおいて使用することができる。標準的なOLEDは、多層構造を使用することにより具現化されている。一般に、1つ以上の電子輸送および/または正孔輸送層の間に発光層が配置されている。電圧の印加により、電荷キャリアとしての電子および正孔が発光層に向かって移動し、そこではそれらの再結合が励起をもたらし、さらにこれにより、発光層に存在する発光団単位のルミネッセンスをもたらす。本発明による、化合物、材料およびフィルムは、それらの電気的および/または光学的特性に応じて、1つ以上の電荷輸送層に、および/または発光層に、使用することができる。さらに、本発明による、化合物、材料およびフィルムがそれら自体で、エレクトロルミネッセンス特性を示すか、エレクトロルミネセント基もしくは化合物を含む場合は、発光層内でのそれらの使用が特に有利である。適切なモノマー、オリゴマーおよびポリマーである、化合物もしくは材料の、OLEDにおける使用のための選択、特性化および処理は、一般的に当業者に知られている。参照:例えば、Mueller等,Synth.Metals,2000,111−112,31−34,Alcala,J.Appl.Phys.,2000,88,7124−7128およびその中で引用された文献。
その他の使用において、本発明による材料、特にフォトルミネセンス特性を示すものは、光源の材料、例えば、EP0889350A1またはC.Weder等,Science,1998,279,835−837に記載されているようなディスプレイ素子のための材料、として使用することができる。
本発明の更なる態様は、本発明の化合物の酸化および還元された形態の両方に関する。電子の放出もしくは受容は、導電性の高い、非常に非局在化したイオン形態の形成をもたらす。これは、通例のドーパントの作用によって発生しうる。好適なドーパントおよび方法は、例えば、EP0528662、US5198153またはWO96/21659から当業者に知られている。
ドーピング法は、典型的には、非局在化したイオンサイトが材料中に形成され、用いられたドーパントに由来する、対応の対イオンが発生するように、酸化還元反応における酸化剤もしくは還元剤による半導体材料の処理を含む。好適なドーピング方法としては、例えば、大気圧または減圧下でのドーピング蒸気との接触、ドーパントを含む溶液中での電気化学的ドーピング、熱拡散のためにドーパントを半導体材料と接触させること、および半導体材料へのドーパントのイオン注入が挙げられる。
電子をキャリアとして用いる場合、好適なドーパントとしては、例えば、ハロゲン(例えば、I、Cl、Br、ICl、ICl、IBrおよびIF)、ルイス酸(例えば、PF5、AsF、SbF、BF、BCl、SbCl、BBrおよびSO)、プロトン酸、有機酸もしくはアミノ酸(例えば、HF、HCl、HNO、HSO、HClO、FSOHおよびClSOH)、遷移金属化合物(例えば、FeCl、FeOCl、Fe(ClO、Fe(4−CHSO、TiCl、ZrCl、HfCl、NbF、NbCl、TaCl、MoF、MoCl、WF、WCl、UFおよびLnCl(ここで、Lnはランタン系列の元素である))、アニオン(例えば、Cl、Br、I、I 、HSO 2−、SO 2−、NO 、ClO 、BF 、PF 、AsF 、SbF 、FeCl 、Fe(CN) 3−)、およびアリール−SO のような種々のスルホン酸のアニオンが挙げられる。正孔をキャリアとして用いる場合、具体的なドーパントとしては、カチオン(例えば、H、Li、Na、K、RbおよびCs)、アルカリ金属(例えば、Li、Na、K、RbおよびCs)、アルカリ土類金属(例えば、Ca、SrおよびBa)、O、XeOF、(NO )(SbF )、(NO )(SbCl )、(NO )(BF )、AgClO、HIrCl、La(NO・6HO、FSOOOSOF、Eu、アセチルコリン、R(Rはアルキル基である)、R(Rはアルキル基である)、RAs(Rはアルキル基である)およびR(Rはアルキル基である)が挙げられる。
本発明の化合物の導電性の形態は、OLED用途での電荷注入層およびITO平坦化層、フラットパネルディスプレイおよびタッチパネル用のフィルム、回路基板およびキャパシタのような電子用途での帯電防止フィルム、導電性プリント基板、パターンまたは導体トラックなどの用途(これらに限定されない)において有機「金属」として使用することができる。
本発明による、化合物および配合物はまた、例えば、Koller等,Nat.Photonics,2008,2,684に開示されているような有機プラズマ発光ダイオード(OPED)に好適に使用することができる。
別の用途では、本発明による材料は、例えば、US2003/0021913に記載のように、LCDまたはOLED素子における配向層中に、または配向層として、単独または他の材料と共に、使用することができる。本発明による電荷輸送化合物の使用により、配向層の電気伝導度を高めることができる。LCDで使用される場合、この増加した電気伝導度は、切替可能なLCD要素における有害な残留直流電流効果の影響を低減し、そして、焼き付けを抑制するか、あるいは、例えば強誘電性LCDにおいて、強誘電性液晶の自発分極電荷を切り替えることにより生じる残留電荷を低減することができる。配向層上にマウントされた発光材料を有するOLED素子で使用される場合、この増加した電気伝導度は、発光材料のエレクトロルミネセンスを増大させることができる。メソゲンまたは液晶の特性を有する、本発明による、化合物または材料は、異方性フィルム上の液晶媒体中の配向性を誘発もしくは増大させるための配向層として特に好適な、前述したような配向した異方性フィルムを形成することができる。本発明による材料はまた、US2003/0021913に記載されるように、光配向層中に、または光配向層として、使用するための光異性化化合物および/または発色団と組み合わせることもできる。
別の用途では、本発明による材料、特に水溶性誘導体(例えば、極性またはイオン性の側鎖基を有するもの)またはそれらのイオンドープされた形態は、化学センサーまたはDNA配列の検出および識別のための材料として使用することができる。これらの用途は、例えば、L.Chen,D.W.McBranch,H.Wang,R.Helgeson,F.WudlおよびD.G.Whitten,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,1999,96,12287;D.Wang,X.Gong,P.S.Heeger,F.Rininsland,G.C.BazanおよびA.J.Heeger,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,2002,99,49;N.DiCesare,M.R.Pinot,K.S.SchanzeおよびJ.R.Lakowicz,Langmuir,2002,18,7785;D.T.McQuade,A.E.Pullen,T.M.Swager,Chem.Rev.,2000,100,2537に開示されている。
文脈から反対が明らかでない限り、本明細書で使用される用語の複数形は、単数形を含むものとみなされ、また、その逆も同様である。
本明細書中の、詳細な説明と特許請求の範囲の全体において、用語「含んでなる(comprise)」および「含む(contain)」並びにこれらの変形、例えば、「含んでなる(comprising)」や「含む(comprises)」、は「含んでいるが、これらに限定されない(including but not limited to)」の意味を有し、そして、それらは他の成分を除外していると理解してはならない。
本発明の保護範囲内にまだ入る、本発明の上記態様の変形を行なうことができることは明らかであろう。この出願明細書に開示された各特徴は、特に断りのない限り、同様、同等もしくは類似の目的を果たす、代替的な特徴によって置き換えることができる。特に断りのない限り、開示された各特徴は、従って、一般的で一連の、同等もしくは類似の特徴の一例に過ぎない。
この出願明細書に開示されたすべての特徴は、これらの特徴および/またはステップの少なくともいくつかが相互に排他的である組み合わせを除き、任意の組み合わせで互いに組み合わせることができる。特に、本発明の好ましい特徴は、本発明のすべての態様に適用可能であり、任意の所望の組み合わせで使用することができる。同様に、非本質的な組合せに記載された特徴を互いに別々に(すなわち、互いに組合せることなく)使用することができる。
特に断りのない限り、前記および後記のすべてパーセントは、重量パーセントであり、すべての温度値は摂氏である。比誘電率ε(誘電率)の値は、20℃、1000Hzで確認された値を意味する。
以下の実施例により本発明をより詳細に記載するが、これは本発明を限定することなく例示することを意図するものである。
例1−単位の合成
1.1 2−メチルヘキサン−2−イル2-クロロ−2−オキソアセテート
Figure 2018537547
ジエチルエーテル(5ml)中の2-メチル−2−ヘキサノール(2.78g、20.0mmol、1.00当量)溶液が、ジエチルエーテル(10ml)中の塩化オキサリル(1.7ml、2.54g、20.0mmol、1.00当量)溶液に、0℃で撹拌されながら滴下された。反応混合物は、0℃で30分間、および室温で一晩中撹拌された。溶媒の蒸発により、黄色油分として、4.08g(定量的)の生成物が得られた。−H−NMR(300MHz、CDCl):δ=1.80−1.86(m、2H、CH)、1.55(s、6H、2xCH)、1.30−1.37(m、4H、2xCH)、0.88−0.94(m、3H、CH)−13C−NMR(75MHz、CDCl):δ=161.9(ClC=O)、154.7(OC=O)、90.5(O−C)、40.4(CH)、26.1(CH)、25.7(2×CH)、23.0(CH)、14.2(CH).−FTIR:ν=2960、2868、1798、1749、1467、1369、1277、1215、973、811cm−1
例2−モノマー
2.1 3−(2,7−ジブロモ−9−メチル−9H−フルオレン−9−イル)プロピル(2−メチルヘキサン−2−イル)オキサレート
Figure 2018537547
ジクロロメタン(5ml)中の2-メチルヘキサン−2−イル2-クロロ−2−オキソアセテート(1.24g、6.00mmol、1.20当量)溶液が、ジクロロメタン(10ml)中の2,7−ジブロモ−9−(3−ヒドロキシプロピル)−9−メチルフルオレン(1.98g、5.00mmol、1.00当量)およびトリエチルアミン(607mg、6.00mmol、1.20当量)溶液に0℃で滴下された。反応混合物は0℃で30分間および室温で2時間撹拌された。溶媒は減圧下で除去され、残留物は酢酸エチルに採取された。有機相は飽和炭酸水素ナトリウム溶液、水および塩化ナトリウム溶液で洗浄され、硫化マグネシウムで乾燥され、ろ過され、蒸留された。粗生成物はシリカゲル上で、溶離剤として石油エーテル/酢酸エチル(10:1)を用いてカラムクロマトグラフィによって精製され、黄色油分として2.70g(95%)の生成物が得られた。
H−NMR(300MHz、CDCl):δ=7.54(d、J=7.7Hz、2H、2×Har)、7.46−7.50(m、4H、4×Har)、3.97(t、J=6.8Hz、2H、CH−O)、2.03−2.09(m、2H、CH)、1.79−1.85(m、2H、CH−C)、1.52(s、6H、2×CH)、1.47(s、3H、CH)、1.29−1.36(m、4H、2×CH)、1.01−1.10(m、2H、CH)、0.88−0.94(m、3H、CH).−13C−NMR(75MHz、CDCl):δ=158.6(C=O)、157.0(C=O)、153.0(2×Car)、138.3(2×Car)、130.8(2×CarH)、126.2(2×CarH)、121.8(2×Car−Br)、121.6(2×CarH)、87.5(C)、66.3(CH−O)、50.9(CH)、40.7(CH−C)、36.3(CH)、26.7(CH)、26.1(CH)、25.8(2×CH)、23.5(CH)、23.0(CH)、14.2(CH).−FTIR:ν=2954、2863、1759、1736、1451、1411、1323、1261、1186、1143、1064、1002、807cm−1.−MS(ESI)、m/z(%):607/605/603(46/86/40)[(M+K)]、591/589/587(47/100/48)[(M+Na)].−HRMS(C2630BrK):計算値605.0148、実測値605.0130。
2.2 2−(2−ブロモ−5−ヨードチオフェン−3−イル)エチル(2−メチルヘキサン−2−イル)オキサレート
Figure 2018537547
ジクロロメタン(5ml)中の2−メチルヘキサン−2−イル2-クロロ−2−オキソアセテート(992mg、4.80mmol、1.20当量)溶液が、ジクロロメタン(10ml)中の2−(2−ブロモ−5−ヨードチオフェン−3−イル)エタノール(1.33g、4.00mmol、1.00当量)およびトリエチルアミン(486mg、4.80mmol、1.20当量)溶液に0℃で滴下された。反応混合物は、0℃で30分間および室温で2時間撹拌された。溶媒は減圧下で除去され、残留物は酢酸エチルに再び採取された。有機相は、飽和炭酸水素ナトリウム溶液、水および塩化ナトリウム溶液で洗浄され、硫化マグネシウムで乾燥され、ろ過され、蒸留された。粗生成物はシリカゲル上で、溶離剤として石油エーテル/酢酸エチル(5:1)を用いてカラムクロマトグラフィによって精製され、黄色油分として1.83g(91%)の生成物が得られた。
H−NMR(300MHz、CDCl3):δ=7.05(s、1H、Har)、4.36(t、3J=6.8Hz、2H,CH2−O)、2.98(t、3J=6.8Hz、2H、Car−CH2)、1.80−1.87(m、2H、Cq−CH2)、1.53(s、6H、2×CH3)、1.29−1.35(m、4H、2×CH2)、0.88−0.93(m、3H、CH3).−13C−NMR(75MHz、CDCl3):δ=158.5(C=O)、156.7(C=O)、138.9(Car−CH2)、138.2(Car)、114.0(Car−Br)、87.7(O−Cq)、71.9(Car−I)、65.1(CH2−O)、40.3(Cq−CH2)、28.4(Car−CH2)、26.1(CH2)、25.9(2×CH3)、23.0(CH2)、14.2(CH3).−FTIR:ν=2957、2865、1758、1732、1461、1348、1317、1225、1182、1136、1093、974、852、799cm−1.−MS(DART),m/z(%):522/520(100/97)[(M+NH4)+].−HRMS(C15H24BrINO4S):計算値:519.9654、実測値:519.9630。
例3−ポリマー
3.1 ポリ(3−(2,7−(9−メチル−9H−フルオレン−9−イル)プロピル)(2−メチルヘキサン−2−イル)オキサレート)
Figure 2018537547
テトラヒドロフラン(5ml)中のビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(495mg、1.80mmol、2.25当量)、シクロオクタジエン(195mg、1.80mmol、2.25当量)および2,2−ビピリジン(281mg、1.80mmol、2.25当量)の混合物が、50℃で30分間撹拌された。テトラヒドロフラン(10ml)中の3−(2,7−ジブロモ−9−メチル−9H−フルオレン−9−イル)プロピル(2−メチルヘキサン−2−イル)オキサレート(453mg、0.80mmol、1.00当量)および4−ブロモ−N,N−ジ−p−トリルアニリン(3.00mg、8.00μmol)溶液が加えられた。反応混合物は70℃で2日間撹拌された。室温に冷却後、反応混合物はメタノール/塩酸(2:1、300ml)混合物に加えられ、不溶材料は、メタノール、アセトン、およびクロロホルムを用いたソックスレー装置で分画され、2留分中に黄色固体として180mg(55%)のポリマーを得た。
−GPC(クロロホルム中PSS標準):アセトン留分:M=13.6kg/mol、M=30.5kg/mol、PDI=2.24.クロロホルム留分:M=38.3kg/mol、M=78.2kg/mol、PDI=2.04.−FT−IR:(νcm−1):2960、2928、2862、1758、1734、1458、1328、1258、1189、1145、815、747、668cm−1.TGA/DSC(10K/min)−開裂温度:Ton=145°C(18%).UV/Vis:λmax(クロロホルム)=385nm。
例4−素子
4.1 ポリマー3.1を含んでなる発光層を有するOLED
OLEDは、以下のように製造された:
すべてのOLEDを、酸化インジウムスズでコーティングしたガラス(R≒13Ω/□)に堆積させた。これは、予め塩酸により組織化した後、アセトン中およびイソプロパノール中で各々15分間洗浄し、最後の有機残留物を酸素プラズマにより除去した。
有機層を、保護ガス雰囲気下(N)でスピンコーティングにより堆積させた。
ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)ポリ(スチレンスルホナート)(PEDOT:PSS)からなる正孔注入層を、水で1:1の比率に希釈し、次いで4000rpmで堆積させた。水の最後の残留物を除去するために、試料を真空オーブン内で、120℃で10分間乾燥させた。
ポリマー3.1からなる発光体を、トルエン中に8g/Lの濃度に溶解し、1000rpmで堆積させ、次いで、溶解性促進基を熱的に脱離させるために、200℃での焼成工程を10分間続けた。参考として、この焼成工程なしで同様にしてOLEDを構築した。
電極として、熱的昇華により、0.7nmのフッ化リチウムとこれに続けて200nmのアルミニウムを堆積した。
電圧−電流密度(J−V)特性線を、「ソースメジャーユニット」(ショート:SMU、ケースレー 238)により記録した。このように得られた電圧と電流の値およびスぺクトルから計算された輝度に基づき、最終的に、電力および電流効率が計算された。
分光計を、ハロゲン標準(フィリップス社製、FEL−1000W)で較正しておいた。電力および電流効率を、ランバート反射を仮定して計算した。
ポリマー3.1は発光ポリマーである。溶解性基は、上記のように、熱的エネルギー(>145℃、例えば160℃)を10〜30分間与えることにより開裂する。この温度は、ラジカルR1a、R1bおよびR1cの構造により変化する。
図1a〜dは、ポリマー3.1発光体を含んでなるOLEDのオプト−エレクトロニック特区性データである(1a:電流密度/電圧特性線;1b:輝度/電圧特性線;1c:電流効率;1d:電力効率;それぞれのケースにおいて熱処理有りと無し)。開裂による材料の層厚が減により、電流/電圧特性線は、開裂前よりも、急に上昇する。これによって、効率がわずかに下がるが、これは不溶層のプロセス長所によって補われる。
図2は、ポリマー3.1の、オキサレート側基の熱的開裂前(100℃)および後(200℃)で同じ電圧でのエレクトロルミネッセンススペクトルの比較である。2つのスペクトルの間で、わずかな差があることが明白である。
ポリマーの溶解性の切り換え可能性は、エミッタ上に、例えば正孔ブロック層などの更なる機能層を堆積させるために利用することができる。これは、電荷キャリアの平衡に非常にプラスの効果を与え、このため、構成要素の効率をさらに増大させる必要がある。

Claims (32)

  1. 1以上の同一または異なる繰り返し単位を含む、共役ポリマーであって、少なくとも1つの繰り返し単位がオキサレート基によって置換されている、共役ポリマー。
  2. 式Iの1以上の同一または異なる繰り返し単位を含む、請求項1に記載の共役ポリマー。
    Figure 2018537547
    (式中、それぞれのラジカルは以下の意味を有する:
    Arは、1以上の位置で付加的に置換されていてもよい、単環状または多環状の、アリールまたはヘテロアリールを示し、
    Spは、単結合、または非置換の、もしくはF、Cl、Br、I、またはCNによって一置換もしくは多置換の、1〜20のC原子を有するアルキレンを示し、ここで、さらに、1以上の非隣接のCH基が、互いに独立に、Oおよび/またはS原子が互いに直接結合されないように、−O−、−S−、−NH−、−NR−、−SiR00−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−CR=CR00−、または−C≡C−によって置換されていてもよく、
    およびR00は、それぞれ、互いに独立に、Hまたは1〜12のC原子を有するアルキルを示し、
    は、1〜40のC原子を有するヒドロカルビルラジカルを示す)
  3. 式Iの繰り返し単位が以下の式から選択される、請求項2に記載の共役ポリマー。
    Figure 2018537547
    Figure 2018537547
    (式中、RおよびRはそれぞれ、互いに独立であり、出現毎に同一または異なり、ラジカル−Sp−O−C(O)−C(O)−O−Rを示し、ここで、SpおよびRは請求項2に示された意味を有し、RおよびRはそれぞれ、互いに独立であり、出現毎に同一または異なり、HもしくはFを示すか、または請求項1においてRで示された意味のうちの1つであり、かつ、式I10において、ラジカルRおよびRのうちの少なくとも1つがラジカル−Sp−O−C(O)−C(O)−O−Rを示す)
  4. ラジカルSpが1〜20のC原子を有するアルキレンを示す、請求項2または3に記載の共役ポリマー。
  5. ラジカルR、ならびにHおよびFとは異なるラジカルR4〜5は、非置換の、もしくはF、Cl、Br、I、またはCNによって一置換もしくは多置換の、1〜25のC原子を有する、直鎖、分岐、または環状の、アルキルであり、ここで、さらに、1以上の非隣接のCH基が、互いに独立に、Oおよび/またはS原子が互いに直接結合されないように、−O−、−S−、−C(O)−、−C(S)−、−C(O)−O−、−O−C(O)−、−NR−、−SiR00−、−CF−、−CHR=CR00−、−CY=CY−、または−C≡C−によって置換されていてもよく、ここで、RおよびR00は請求項2に示された意味を有する、請求項2〜4のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
  6. ラジカル−Sp−O−C(O)−C(O)−O−Rが以下の式から選択される、請求項2〜5のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
    Figure 2018537547
    (式中、R1a、R1b、およびR1cはそれぞれ、互いに独立に、H、または1〜20のC原子を有する、直鎖、分岐、もしくは環状のアルキルラジカル、またはそれぞれのケースにおいて2〜20のC原子を有する、直鎖、分岐もしくは環状のアルケニルラジカルを示し、ここで、さらにラジカルR1a、R1b、およびR1cのうちの2つが、共に、それぞれ5〜12のC原子を有する、環状の、アルキルラジカル、アルケニルラジカル、またはアルキニルラジカルを形成していてもよく、mは、0または1〜12、好ましくは2、3、4、5、または6の整数を示し、かつ記号*はラジカルArへの結合を示す)
  7. ラジカル−Sp−O−C(O)−C(O)−O−Rが以下の式から選択される、請求項2〜6のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
    Figure 2018537547
    Figure 2018537547
    (式中、R41およびR42はそれぞれ、互いに独立であり、出現毎に同一または異なり、H、または1〜20のC原子を有する、直鎖もしくは環状のアルキルラジカルを示し、mは1〜12の整数を示し、かつ記号*はラジカルArへの結合を示す)
  8. 式IIaまたはIIb:
    Figure 2018537547
    (式中、それぞれのラジカルは以下の意味を有する:
    Uは、請求項2〜8のいずれか一項に定義された、式IまたはI1〜I12の単位を示し、
    Ar、Ar、Arは、出現毎に同一であるかまたは異なり、それぞれのケースにおいて互いに独立であり、Uとは異なり、好ましくは5〜30の環原子を有し、かつ所望により、好ましくは1以上の基Rによって、置換されている、アリールまたはヘテロアリールを示し、
    は、出現毎に同一であるかまたは異なり、所望により、シリル置換または1〜40のC原子を有するヒドロカルビル置換(これは所望により1以上のヘテロ原子を含む)の、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を示し、
    およびR00は、請求項2のように定義され、
    は、ハロゲン、好ましくはF、Cl、またはBrを示し、
    a、b、およびcは、出現毎に同一であるかまたは異なり、それぞれのケースにおいて互いに独立であり、0、1、または2を示し、
    dは、出現毎に同一であるかまたは異なり、0または1〜10の整数を示す)
    の繰り返し単位を1以上含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の共役ポリマーであって、
    共役ポリマーが、bが少なくとも1である、式IIaまたはIIbの繰り返し単位を少なくとも1つ含む、共役ポリマー。
  9. 1以上の、所望により置換されている、単環状もしくは多環状のアリールまたはヘテロアリール単位をさらに含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
  10. さらなる、所望により置換されている、単環状もしくは多環状のアリールまたはヘテロアリール基が、式IIIaおよびIIIb:
    Figure 2018537547
    (式中、Ar、Ar、Ar、a、b、cおよびdは、請求項8のように定義され、かつArは、UおよびAr1〜3とは異なり、好ましくは5〜30の環原子を有し、かつ所望により、好ましくは1以上の基Rによって置換されている、アリールまたはヘテロアリール基を示す)
    から選択される、請求項9に記載の共役ポリマーであって、共役ポリマーが、bが少なくとも1である、式IIIaまたはIIIbの繰り返し単位を少なくとも1つ含む、共役ポリマー。
  11. 式IV:
    Figure 2018537547
    (式中、それぞれのラジカルは以下の意味を有する:
    A、B、Cはそれぞれ、互いに独立に、請求項2〜10のいずれか一項に定義されるように、式I、I1〜I10、IIa、IIb、IIIa、またはIIIbの異なる単位を示し、
    xは、>0かつ≦1であり、
    yは、≧0かつ<1であり、
    zは、≧0かつ<1であり、
    x+y+zは1であり、かつ
    nは1より大きい整数を示す)
    から選択される、請求項1〜10のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
  12. 以下の副式:
    Figure 2018537547
    (式中、U、Ar、Ar、Ar、a、b、c、およびdは、出現毎に同一であるかまたは異なり、請求項8に示される意味のうちの1つであり、Arは、出現毎に同一であるかまたは異なり、請求項10に示される意味のうちの1つであり、かつx、y、z、およびnは、請求項11のように定義される)
    から選択される、請求項11に記載の共役ポリマーであって、
    これらのポリマーは、交互またはランダムコポリマーであってよく、かつ、式IVdおよびIVeにおいて、繰り返し単位[(Ar−(U)−(Ar−(Ar]の少なくとも1つ、および繰り返し単位[(Ar−(Ar−(Ar−(Ar]の少なくとも1つにおいて、bが少なくとも1であり、かつ式IVhおよびIViにおいて、繰り返し単位[(U)−(Ar−(U)−(Ar]の少なくとも1つにおいて、bが1である、共役ポリマー。
  13. Ar、Ar、ArおよびArが、それぞれのケースにおいて互いに独立に、出現毎に同一であるかまたは異なり、1,4−フェニレン、チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェン−2,5−ジイル、チエノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイル、チエノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[2,3−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイル、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン−2,6−ジイル、2,2−ジチオフェン、2,2−ジセレノフェン、ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール−5,5−ジイル、4H−シクロペンタ[2,1−b:3,4−b’]ジチオフェン−2,6−ジイル、カルバゾール−2,7−ジイル、フルオレン−2,7−ジイル、インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン−2,7−ジイル、ベンゾ[1’’,2’’:4,5;4’’,5’’:4’,5’]ビス(シロロ[3,2−b:3’,2’−b’]チオフェン)−2,7−ジイル、フェナントロ[1,10,9,8−c,d,e,f,g]カルバゾール−2,7−ジイル、ベンゾ−2,1,3−チアジアゾール−4,7−ジイル、ベンゾ−2,1,3−セレナジアゾール−4,7−ジイル、ベンゾ−2,1,3−オキサジアゾ−ル−4,7−ジイル、2H−ベンゾトリアゾール−4,7−ジイル、3,4−ジフロロチオフェン−2,5−ジイル、チエノ[3,4−b]ピラジン−2,5−ジイル、キノキサリン−5,8−ジイル、チエノ[3,4−b]チオフェン−4,6−ジイル、チエノ[3,4−b]チオフェン−6,4−ジイル、3,6−ジチエン−2−イルピロロ[3,4−c]ピロール−1,4−ジオン、または1,3−チアゾロ[5,4−d]−1,3−チアゾール−2,5−ジイル(ここで、全ての上記ラジカルは、非置換または、好ましくは請求項8に定義されるようなRによって、一置換もしくは多置換であってよい)からなる群から選択される、請求項2〜12のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
  14. 以下の式から選択される、請求項1〜13のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
    Figure 2018537547
    Figure 2018537547
    (式中、RおよびRはそれぞれ、互いに独立に、出現毎に同一であるかまたは異なり、ラジカル−Sp−O−C(O)−C(O)−O−Rを示し、R〜Rはそれぞれ、互いに独立に、出現毎に同一であるかまたは異なり、HもしくはFを示すか、または請求項2または5においてRで示された意味のうちの1つであり、SpおよびRは、請求項2、4、5、6、または7において示された意味を有し、式IV5において、ラジカルRおよびRのうちの少なくとも1つはラジカル−Sp−O−C(O)−C(O)−O−Rを示し、nは請求項14に示された意味を有し、かつxおよびyはそれぞれ、互いに独立に、>0かつ<1を示す)
  15. 以下の式から選択される、請求項1〜14のいずれか一項に記載の共役ポリマー。
    Figure 2018537547
    (式中、「chain」は、請求項11、12、および14に定義されている、式IV、IVa〜IVk、およびIV1〜IV10から選択されるポリマー鎖を示し、かつR21およびR22はそれぞれ、互いに独立に、請求項8においてRで示された意味の1つであるか、または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’、または−ZnX’(ここで、X’およびX’’は、ハロゲンを示し、R’、R’’およびR’’’はそれぞれ、互いに独立に、請求項2においてRで示された意味の1つであり、かつラジカルR’、R’’、およびR’’’のうちの2つが、それらが結合されるそれぞれのヘテロ原子と共に、2〜20のC原子を有する、シクロシリル、シクロスタンニル、シクロボラン、またはシクロボロネート基を形成していてもよい)
  16. 請求項1〜15のいずれか一項に記載の1以上のポリマー、および半導体、電荷輸送、正孔/電子輸送、正孔/電子−ブロック、電気伝導、光伝導、または発光特性を有する、1以上の、化合物またはポリマーを含んでなる、混合物またはポリマーブレンド。
  17. 本発明による1以上のポリマー、および電子アクセプターまたはn型有機半導体から選択される、1以上のさらなる化合物を含んでなる、請求項16に記載の混合物またはポリマーブレンド。
  18. n型有機半導体が、フラーレンおよび置換フラーレンからなる群から選択される、請求項17に記載の混合物またはポリマーブレンド。
  19. 請求項1〜18のいずれか一項に記載の、1以上の、ポリマー、混合物、またはポリマーブレンド、および1以上の溶媒(好ましくは有機溶媒から選択される)を含んでなる、配合物。
  20. 請求項1〜19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、または配合物の、光学、電気光学、電気、エレクトロルミネッセンス、またはフォトルミネッセンス素子における、そのような素子の部品における、またはそのような素子を含む製品における、電荷輸送、半導体、電気伝導、光伝導、または発光材料としての、使用。
  21. 請求項1〜19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、または配合物を含んでなる、電荷輸送、半導体、導電性、光導電性、または発光材料。
  22. 請求項1〜19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、または配合物を含んでなる、光学、電気光学、電子、エレクトロルミネッセンス、またはフォトルミネッセンス特性を有する素子、そのような素子の部品、またはそのような素子を含む製品。
  23. 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)、有機光起電力部品素子(OPV)、有機光検出器(OPD)、有機太陽電池、ペロブスカイト太陽電池、ショットキーダイオード、レーザーダイオード、および有機光伝導体からなる群から選択される、請求項22に記載の素子。
  24. 有機半導体が光活性層においてバルクヘテロ接合を形成する、請求項23に記載の、OFET、OPV素子、有機太陽電池、ペブロスカイト太陽電池、またはOPD。
  25. 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、高分子電界質膜(PEM)、導電性基板、および導電性パターンからなる群から選択される、請求項22に記載の部品。
  26. 集積回路(IC)、コンデンサ、RFID(無線自動識別)タグ、RFIDタグを含むセキュリティマークもしくはセキュリティデバイス、フラットパネルスクリーン、ディスプレイ用バックライト、電子写真デバイス、電子写真記録デバイス、有機記憶デバイス、センサーデバイス、光起電力システム、バイオセンサー、およびバイオチップからなる群から選択される、請求項22に記載の製品。
  27. 請求項1〜19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、または配合物の、バッテリーでの、またはDNA配列を検出および識別するための部品での、使用。
  28. 式VIaまたはVIbのモノマー。
    Figure 2018537547
    (式中、U、Ar、Ar、a、およびbは、請求項8または13に示された意味を有し、かつR31およびR32は、互いに独立に、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、および−Sn(Z(式中、Xは、ハロゲン、好ましくはCl、Br、またはI、を示し、Z1〜4は、所望により置換されていてもよい、アルキルおよびアリールからなる群から選択され、かつ2つのラジカルZが、BおよびO原子と共に、2〜20のC原子を有する、シクロボロネート基を形成していてもよい)からなる群から、それぞれ選択される)
  29. 以下の式から選択される、請求項28に記載のモノマー。
    Figure 2018537547
    (式中、U、Ar、Ar、R31、およびR32は、請求項28のように定義される)
  30. 31およびR32がCl、Br、I、−B(OZ、および−Sn(Z)から選択される、請求項28または29に記載の1以上のモノマーを、互いに、および/または以下の式:
    Figure 2018537547
    (式中、Ar、Ar、a、およびcは、請求項28のように定義され、Arは、請求項11または16のように定義され、Arは請求項10または13のように定義され、かつR31およびR32は上記と同じ意味を有する)
    から選択される1以上のモノマーと、アリール−アリールカップリング反応で、反応させることよる、請求項1〜15のいずれか一項に記載のポリマーを調製する方法。
  31. ポリマー、またはポリマーを含んでなる層を、150℃〜200℃の温度に、加熱することによって請求項1〜19のいずれか一項に記載のポリマーのオキサレート基のいくつか、または全てを開裂する方法。
  32. 請求項1〜19に記載のポリマーのオキサレート基を開裂することによって得られる、または請求項31に記載の方法によって得られる、共役ポリマー。
JP2018516482A 2015-09-30 2016-09-01 熱的に開裂されうるオキサレート側基を含む共役ポリマー Active JP6946280B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15002801.7 2015-09-30
EP15002801.7A EP3151297A1 (de) 2015-09-30 2015-09-30 Konjugierte polymere mit thermisch abspaltbaren oxalatseitengruppen
PCT/EP2016/001482 WO2017054900A1 (de) 2015-09-30 2016-09-01 Konjugierte polymere mit thermisch abspaltbaren oxalatseitengruppen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018537547A true JP2018537547A (ja) 2018-12-20
JP6946280B2 JP6946280B2 (ja) 2021-10-06

Family

ID=54251280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018516482A Active JP6946280B2 (ja) 2015-09-30 2016-09-01 熱的に開裂されうるオキサレート側基を含む共役ポリマー

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10844192B2 (ja)
EP (2) EP3151297A1 (ja)
JP (1) JP6946280B2 (ja)
KR (1) KR102635621B1 (ja)
CN (1) CN108140739B (ja)
TW (1) TWI713596B (ja)
WO (1) WO2017054900A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109888108B (zh) * 2019-03-12 2022-03-11 西南石油大学 一种生物大分子修饰的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5304595A (en) * 1988-11-21 1994-04-19 Collagen Corporation Collagen-polymer conjugates
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
JPH07110836B2 (ja) 1989-01-12 1995-11-29 日本ペイント株式会社 ポリ(α―ケトエステル)化合物
JPH02240129A (ja) 1989-03-14 1990-09-25 Nippon Paint Co Ltd 低温硬化性樹脂組成物
US5198153A (en) 1989-05-26 1993-03-30 International Business Machines Corporation Electrically conductive polymeric
JP3224829B2 (ja) 1991-08-15 2001-11-05 株式会社東芝 有機電界効果型素子
WO1996021659A1 (en) 1995-01-10 1996-07-18 University Of Technology, Sydney Organic semiconductor
EP0889350A1 (en) 1997-07-03 1999-01-07 ETHZ Institut für Polymere Photoluminescent display devices (I)
US5998804A (en) 1997-07-03 1999-12-07 Hna Holdings, Inc. Transistors incorporating substrates comprising liquid crystal polymers
AU2926400A (en) 1999-03-05 2000-09-28 Cambridge Display Technology Limited Polymer preparation
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
US6723934B2 (en) 2002-03-04 2004-04-20 Marybeth Enright Method and apparatus for assisting left-handed manipulation of a vehicle ignition switch
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
US7842942B2 (en) 2003-11-28 2010-11-30 Merck Patent Gmbh Organic semiconducting layers
US20110045628A1 (en) 2008-02-18 2011-02-24 The Technical University Of Denmark Method of thermocleaving a polymer layer
EP2611851B1 (en) * 2010-09-04 2014-10-29 Merck Patent GmbH Conjugated polymers
KR20140043387A (ko) * 2011-05-16 2014-04-09 메르크 파텐트 게엠베하 공액 중합체
CN103842402B (zh) * 2011-09-28 2018-12-11 默克专利股份有限公司 共轭聚合物
BR112014020228A2 (pt) * 2012-02-15 2017-07-04 Merck Patent Ges Mit Beschraenkter Haftung polímeros conjugados
WO2015124272A1 (de) * 2014-02-20 2015-08-27 Innovationlab Gmbh Konjugierte polymere

Also Published As

Publication number Publication date
EP3357100B1 (de) 2019-06-19
US10844192B2 (en) 2020-11-24
JP6946280B2 (ja) 2021-10-06
EP3151297A1 (de) 2017-04-05
KR102635621B1 (ko) 2024-02-08
EP3357100A1 (de) 2018-08-08
CN108140739A (zh) 2018-06-08
KR20180063235A (ko) 2018-06-11
US20180244893A1 (en) 2018-08-30
TWI713596B (zh) 2020-12-21
TW201731903A (zh) 2017-09-16
WO2017054900A1 (de) 2017-04-06
CN108140739B (zh) 2022-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6578336B2 (ja) 共役ポリマー
KR102213615B1 (ko) 공액 중합체
KR102291273B1 (ko) 공액 폴리머
CN106164127B (zh) 有机半导体化合物
KR102502528B1 (ko) 테트라-헤테로아릴 인다세노디티오펜계 폴리시클릭 중합체 및 이들의 용도
KR102128635B1 (ko) 공액결합된 중합체
EP2814863B1 (en) Conjugated polymers
KR20150016254A (ko) 공액 중합체
KR20150023515A (ko) 유기 반도체
KR20150016255A (ko) 공액 중합체
KR20140009134A (ko) 공액 중합체
KR20140135747A (ko) 공액 중합체
JP2015534585A (ja) 共役系ポリマー
KR20130020780A (ko) 8,9-디히드로벤조[def]카르바졸의 중합체 및 유기 반도체로서의 그의 용도
KR20140038965A (ko) 공액 중합체
KR20170056600A (ko) 공액 중합체
KR20160091981A (ko) 티오펜 단위를 포함하는 신규한 폴리시클릭 중합체, 이러한 중합체의 제조 방법 및 용도
KR20170057354A (ko) 공액 중합체
KR20140067008A (ko) 공액 중합체
KR20150096783A (ko) 티아디아졸 기를 포함하는 중합체, 그러한 중합체의 생산 및 유기 전자 소자에서의 그의 용도
EP2935235B1 (en) Indenophenanthrene based compounds
KR102386679B1 (ko) 테트라-아릴 인다세노디티오펜계 폴리시클릭 중합체 및 이들의 용도
KR102541669B1 (ko) 티아디아졸로피리딘 중합체, 이의 합성 및 이의 용도
US11098050B2 (en) Organic semiconducting compounds comprising a tetraazapyrene core
JP6946280B2 (ja) 熱的に開裂されうるオキサレート側基を含む共役ポリマー

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190830

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200630

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200915

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201105

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210330

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210611

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: 20210820

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210915

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6946280

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150