JP2019508376A - 光活性有機電子部品のための化合物およびその化合物を含有する光活性有機電子部品 - Google Patents

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Abstract

本発明は、一般式(I)(式中、Y、Y’、Z、Z’およびX、ならびに係数o、pおよびqを有する構造単位D1〜D3、ならびにA1およびA2は、それぞれ請求項1に開示される通りに定義される)の化合物に関する。式(I)の化合物は、可視光の短い波長スペクトル領域における高い吸収によって特徴付けられる。本発明は、特許請求される化合物の、有機電子部品のための使用、およびその化合物を製造するための方法にも関する。【選択図】図1

Description

本発明は、例えば、光活性有機電子部品での使用に適切な化合物、およびその化合物を含んでなる光活性有機電子部品に関する。本発明は、前記化合物を調製するためのプロセスにさらに関する。
光活性有機電子部品は、光電効果の利用により、例えば、可視光の波長範囲における電磁気放射から電流への変換を可能にする。変換は、十分良好な吸収特性を示す有機半導体材料を必要とする。
したがって、良好な吸収性状を示し、かつ例えば光活性有機電子部品での使用のために適切である有機化合物を特定することが本発明の目的である。
本発明は、本発明の化合物のみならず、光活性有機電子部品における本発明の化合物の使用にさらに関する。
本発明は、本発明による化合物を含んでなる光活性有機電子部品にも関する。
本発明は、本発明の化合物の調製のための中間体としての化合物にさらに関する。
本発明は、本発明の化合物の調製プロセスにさらに関する。
電子ボルトにおける標準化された吸収スペクトルを比較する。2つの比較材料との化合物23の比較が示される。 本発明の化合物3、5、30、31の吸収スペクトルを示す。 化合物4の吸収スペクトルを示す。 化合物4を含んでなる有機太陽電池の形態の光活性有機電子部品を使用して得られた電流−電圧曲線を示す。 化合物5の吸収スペクトルを示す。 (図3に関して)上記の一般用語においてすでに説明されたBHJ電池において測定された化合物5の2つの電流−電圧曲線を示す。 化合物24の吸収スペクトルを示す。 (図3に関して)上記の一般用語においてすでに説明されたBHJ電池において測定された化合物24の電流−電圧曲線を示す。
第1の目的は、請求項1において特許請求される化合物によって達成される。
したがって、本発明は、一般式(I):

(式中、Y、Y’、ZおよびZ’は、それぞれ独立して、NまたはCRから選択される)の化合物に関する。
「独立して選択される」とは、これに関連して、Rが、Y、Y’、ZおよびZ’のそれぞれの場合に異なり得ることも意味する。しかしながら、例えば、RがY、Y’、ZおよびZ’の2つ、3つ以上、または全てに関して同一であることも可能である。
本発明の化合物において、Xは、O、S、Se、Si(R)、P(R)、P(O)Rから選択される。
〜R基は、それぞれ独立して、次の基:
− H、
− ハロゲン、
− CN、
− NR(ここで、RおよびRは、それぞれ独立して、基:H、および環式または開鎖C〜C20−アルキル(ここで、個々の炭素原子は、ヘテロ原子によって置換されていてもよく、アルキル基中の水素原子は、置換されていてもよい)の群から選択される)、
− 環式または開鎖C〜C20−アルキル(ここで、個々の炭素原子は、ヘテロ原子によって置換されていてもよい)、
− 環式または開鎖C〜C20−O−アルキル、
− 環式または開鎖C〜C20−S−アルキル、
− 環式または開鎖C〜C20−アルケニル、
− 環式または開鎖C〜C20−O−アルケニル、
− 環式または開鎖C〜C20−S−アルケニル、
− 環式または開鎖C〜C20−アルキニル、
− アリール、
− ヘテロアリール
の群から選択され、アルキル、O−アルキル、S−アルキル、アルケニル、O−アルケニル、S−アルケニル、アルキニル、アリールおよびヘテロアリール基中の水素原子は、それぞれ独立して置換されていてもよい。
置換は、ここでおよび以後、他の基による1つ以上の水素原子の置換を意味すると理解される。例えば、水素原子は、ハロゲン原子、例えば、フッ素原子によって置換されてもよい。例えば、水素原子は、代わりに、それぞれ直鎖であってもまたは分枝鎖であってもよく、アルキル基が少なくとも部分的にハロゲン化、例えば、フッ素化、好ましくはペルフッ素化されていてもよい、環式または開鎖アルキル基、例えば、C〜C10−、好ましくはC〜C−アルキル基、特にメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシルなどによって置換されてもよい。
本発明の化合物に関して、ハロゲンは、ここでおよび以後、それぞれの場合にF、Cl、BrおよびI、好ましくはそれぞれの場合にFを意味するものとして理解される。
−CNは、ニトリル基である。
NRは、第1級、第2級または第3級アミンであり得るアミン官能基である。RおよびRは、同様に直鎖または分枝基を含む。RおよびRは、水素原子が置換されたC〜C20−アルキル基であってもよい。例えば、水素原子がフッ素原子によって置換されてよい。RおよびRは、さらにまた、個々の炭素原子がヘテロ原子によって置換されていてもよいC〜C20−アルキル基であってもよい。これは、より特に、非末端、非隣接炭素原子が、O、S、Seなどの原子、またはRがHもしくはアルキルであるNR基によって置換されていてもよいことを意味する。しかしながら、C〜C20−アルキル基中の炭素原子のいずれもヘテロ原子によって置換されないことが好ましい。好ましくは、RおよびRは、HおよびC〜C10−アルキルラジカルから、特にH、メチル、エチル、プロピル、ブチルおよびペンチルから選択される。
それぞれの場合にR〜Rに関して使用される「環式または開鎖C〜C20−アルキル」という用語は、直鎖または分枝鎖C〜C20−アルキル基を含む。これは、個々の炭素原子がヘテロ原子によって置換されていてもよいC〜C20−アルキル基を含み得る。これは、より特に、非末端の非隣接炭素原子が、O、S、Seなどの原子、またはRがHもしくはアルキルであるNR基によって置換されていてもよいことを意味する。しかしながら、C1〜C20−アルキル基中の炭素原子のいずれもヘテロ原子によって置換されないことが好ましい。例えば、基は、環式または開鎖C〜C10−アルキル基であってよい。より特に、それらは開鎖C〜C−アルキル基であってよい。
環式または開鎖C〜C20−O−アルキル、環式または開鎖C〜C20−S−アルキル、環式または開鎖C〜C20−アルケニル、環式または開鎖C〜C20−O−アルケニル、環式または開鎖C〜C20−S−アルケニルおよび環式または開鎖C〜C20−アルキニル基に関して、基は、それぞれの場合に直鎖または分枝鎖であってよい。
環式または開鎖C〜C20−O−アルキルおよび環式または開鎖C〜C20−O−アルケニルに関して、酸素は、それぞれの場合に本発明の化合物への連結部位である。
同様に、環式または開鎖C〜C20−S−アルキルおよび環式または開鎖C〜C20−S−アルケニルに関して、硫黄は、それぞれの場合に本発明の化合物への連結部位である。
アリールは、本発明に関して、好ましくはC〜C20−アリール、例えばC〜C12−アリールを意味するものとして理解される。本発明に関して、ヘテロアリールは、アリール中の少なくとも1つの炭素原子がそれぞれの場合にヘテロ原子によって置換されたアリールを意味するものとして理解される。ヘテロ原子は、例えば、O、S、Se、Si、B、NまたはPであってよい。
本発明の化合物において、Aは、少なくとも1つのC=C二重結合を有する電子求引性基である。加えて、Aは、少なくとも2つの共役C=C二重結合を有する電子求引性基である。例えば、Aは、互いに共役され得る1、2または3つのC=C二重結合を有する。例えば、Aは、2または3つの共役C=C二重結合を有する。ここで、Aに関して、1つのC=C二重結合は、好ましくは芳香環の一部ではない。同様にAに関して、少なくとも2つの共役C=C二重結合は、好ましくは芳香環の一部ではない。
およびA基は、したがって、それぞれそれらの電子求引性のために注目に値し、特にアクセプター基として作用する。
本発明の化合物において、共役D、DおよびDブロックは、それぞれ独立して、次の構造単位:

の群から選択される。
独立して選択されるとは、個々の共役D、DおよびDブロックが、明示されたものと同一であるか、またはそれと異なる構造単位であり得ることを意味する。2つ以上の共役D〜Dブロックが、同一ベース構造、例えば、

を有することも可能であるが、しかしながら、この場合、異なる共役ブロックに対するX’’、Y’’およびZ’’は、同一であってはならず、異ならなければならない。これは、例えば、Dがフランであり、かつDがチオフェンであり得ることを意味する。例えば、DおよびDの両方がチオフェンであるが、2つのチオフェンが異なる基を有することも可能である。例は、単に具体例の役割を果たし、限定的な様式で解釈されるべきではない。
係数oおよびqは、本発明の化合物に関して、それぞれ独立して、0および1の値を取る。係数pは、0、1、2、3、4および5の値を取る。しかしながら、これは、3つの係数o、pおよびqの少なくとも1つが0ではないという条件を前提とする。これは、3つ共役D〜Dブロックの少なくとも1つが存在しなければならないことを意味する。
しかしながら、例えば、共役D〜Dブロックの2つ以上が存在することも可能である。
記載される構造単位は、次の通りである:
− Y’’は、NまたはCRから選択され、
− Z’’は、NまたはCRから選択され、
− X’’は、O、S、Se、Si(R)、P(R)、P(O)Rから選択され、
− Vは、O、S、SeまたはNRから選択され、
− V’は、O、S、SeまたはNR、好ましくはNRから選択され、
− Xは、NR、CRから選択され、
− W〜Wは、独立して、N、CRから選択され、
〜R基およびR15〜R34基は、それぞれ独立して、R〜Rとしての基の群から選択される。加えて、RおよびR基は、環構造の形態で互いに連結されていてもよい。さらに、アリール基は、前記環構造に縮合されていてもよい。ここで、後者のアリール基が置換されることが可能である。
環構造は、例えば、5、6または7員環であり得る。例えば、それは、飽和環であってもよい。例えば、環は、ヘテロ原子、例えばOまたはSを有していてもよい。あるいは、環は、同素環であることが可能である。例えば、環は置換されていてもよい。例えば、環は、置換基としてフッ素原子またはアルキル基を有してもよい。環は、置換基として少なくとも部分的にフッ化されたアルキル基を有してもよい。
環構造に縮合され得るアリール基は、例えば、環構造と共通の2つの炭素原子を有するベンゼン環であり得る。
共役D〜Dブロックは、それらを包囲する2つの5員環と一緒に、2つの電子求引性AおよびA基と一緒に有意なπ電子系を形成する。
化合物の利点
有機化合物が光活性有機電子部品での使用のために適切であるかどうかは、化合物の吸収特性を含む因子に依存する。高い吸収が望ましい。より特に、化合物が広範囲の利用可能な電磁気放射のスペクトル内で吸収する場合、多様な異なる波長の光子が電力の生産に利用可能であるために有利である。
特に600nm未満、特に500nm未満の波長領域において、光活性有機電子部品において慣習的に使用される多くの有機化合物の吸収は不十分である。この影響は、この波長範囲の光子が十分な程度まで利用され得ないことである。
それとは対照的に、本発明の発明者らは、一般式(I)の本発明の化合物が比較的広範囲の可視光(約400〜700nm)内で驚くほど良好な吸収特性を示すことを見出した。より特に、約400〜600nmからの短波太陽スペクトル域の驚くほど高い吸収が見出された。特に、500nm未満の波長範囲に関して、光活性有機電子部品において慣習的に使用される多くの化合物の場合よりも明らかにより良好な吸収特性が観察された。
本発明の発明者らは、式(I)の一般構造の化合物が、高エネルギー、すなわち短波、可視光領域でも特に良好な吸収特性を可能にするエネルギーレベルを有する分子軌道を有することを認識している。したがって、この化合物は、光活性有機電子部品、例えば太陽光を電力に変換する部品、例えば光検出器および感光性トランジスタ、特に有機太陽電池における使用のために優れた適合性を有する。
本発明者らは、式(I)の構造要素:

中に酸素原子を有する本発明の化合物が、一般に、同様であるが酸素を含まない化合物の場合よりも良好な光学特性を導くことをさらに見出した。例えば、この構造要素において、Oの存在は、Sよりも好ましいことが見出された。例えば、フランはチオフェンよりも好ましい。
本発明者らは、式(I)の前記構造要素

が、特に少なくとも2つの共役C=C二重結合を有するA基を有する化合物において生じることも見出した。構造要素

の共存は、本発明による少なくとも2つの共役C=C二重結合を有する電子吸引性基Aと一緒に、本発明の化合物の吸収性質に驚くほど好ましい影響を与える構造モチーフである。
さらに、本発明の化合物は、一般に、良好な加工性を示し、単独でまたはさらなる材料と一緒に有機薄層において慣用法によって析出可能である。それらは、光活性有機電子部品の製造および動作において、それらに対して典型的になされる要求を満たす適切な熱、化学および電気化学的安定性をさらに有する。
最終的に、化合物は、中程度の技術的複雑さで製造可能であり、したがって比較的高価ではない。
本発明の一連の好ましい実施形態の明細を以下に示す。
好ましい実施形態において、3つの係数o、pおよびqの正確に1つは、1であり、一方、2つの他の係数は、0である。これは、3つの共役D〜Dブロックの正確に1つが化合物中に存在することを意味する。
本発明の発明者らは、3つの共役D〜Dブロックの1つのみを有する化合物でさえ、それらを包囲する2つの5員環ならびにアクセプター基AおよびAと一緒に、可視スペクトルの短波領域において優れた吸収を示すことを認識した。2つ以上の共役ブロックを有する化合物と比較して、より少ない合成ステップが必要とされるため、それらはさらにより容易に調製可能である。より特に、それらは、2つ以上の共役ブロックを有する類似の化合物よりも低い分子量を有し、通常、その理由のために良好な蒸発性を有する。例えば、これらの多くの化合物は、残渣を残すことなく減圧下で蒸発可能であることが示された。この理由のため、これらの化合物は、一般に、化合物の事前の蒸発または昇華を必要とする気相析出または他の方法による良好な析出性を有する。したがって、複雑性および費用のレベルが低い光活性有機電気部品の製造と同様に、化合物を工業規模で使用することが可能である。
異なる実施形態において、3つの係数o、pおよびqの2つ以上が0ではない。例えば、3つの係数の正確に2つが1であり得、または全3つの係数が1である。
したがって、例えば、3つの共役D〜Dブロックの正確に2つが存在するか、または共役D〜Dブロックの正確に3つが存在することが可能である。(p>1である場合に)より多くの共役ブロックも考慮可能である。
本発明の発明者らは、2つ以上の共役D〜Dブロックの存在が液相における加工を容易にし得ることを認識している。これは、2つ以上の共役D〜Dブロックが存在する場合、液相中での有機相中での化合物の析出がより容易に実行可能であることを意味する。
本発明の好ましい実施形態において、化合物は、構造単位:

ではない少なくとも1つの共役D〜Dブロックを有する。
これは、吸収特性のために好ましい。
本発明の一実施形態は、約300〜約2000g/モルの分子量、特に330g/モル以上および1200g/モル以下の分子量を有する本発明の化合物に関する。
本発明の好ましい実施形態は、Aが、次の基:

の群から選択される本発明の化合物に関する。Aに関して、これらの3つの基のそれぞれにおいて、E異性体またはZ異性体のいずれかは、それぞれ独立して、それぞれの場合にそれぞれのC=C二重結合のために存在し得る。
それぞれのC=C二重結合に関して、E異性体(「E」=entgegen(反対);すなわちトランス構造)またはZ異性体(「Z」=zusammen(一緒);すなわちシス構造)が存在し得る。
これは、

基の例を参照して以下に示される。3つのC=C二重結合に関して、全てのEおよびZ異性体を考慮することにより、前記基に関して8つまでの立体異性体:

が得られる。
異性体1において、第1の二重結合上の基R5*およびRは、互いに対してシス配置であるが、異性体2におけるR5*およびRは、互いに対してトランス配置である(異性体2は、3つのC=C二重結合の第1に対して180°の概念的回転を実行することにより、異性体1から入手可能である)。
異性体1において、RおよびRは、互いに対してトランス配置であるが、異性体3では、それらは互いに対してシス配置である(異性体3は、3つのC=C二重結合の第2に対して180°の概念的回転を実行することにより、異性体1から入手可能である)。異性体3において、異性体1と同様に、第1のC=C二重結合上のR5*およびRはシス位にある。異性体4において、R5*およびRは、対照的にトランス位にある(異性体4は、3つのC=C二重結合の第1に対して180°の概念的回転を実行することにより、異性体3から入手可能である)。
異性体3において、QおよびRは、互いに対してシス配置であるが、異性体5では、それらは互いに対してトランス配置である(異性体5は、3つのC=C二重結合の第3に対して180°の概念的回転を実行することにより、異性体3から入手可能である)。異性体5において、異性体1と同様に、第1のC=C二重結合上のR5*およびRはシス位にある。異性体6において、R5*およびRは、対照的にトランス位にある(異性体6は、3つのC=C二重結合の第1に対して180°の概念的回転を実行することにより、異性体5から入手可能である)。
異性体1において、QおよびRは、互いに対してシス配置であるが、異性体7では、それらは互いに対してトランス配置である(異性体7は、3つのC=C二重結合の第3に対して180°の概念的回転を実行することにより、異性体1から入手可能である)。異性体7において、異性体1と同様に、第1のC=C二重結合上のR5*およびRはシス位にある。異性体8に関して、R5*およびRは、対照的にトランス位にある(異性体8は、3つのC=C二重結合の第1に対して180°の概念的回転を実行することにより、異性体7から入手可能である)。
同様の様式において、Aの他の2つの明示された基に関して、それぞれの場合に3つまでのC=C二重結合におけるE−Z異性化からの結果として、8つまでの立体異性体が得られ得る。立体異性体は、簡潔性のために明確に示されていないが、それらの電子的特性に関して同等の効果を有する。しかしながら、Aに関して明確に示された3つの基が好ましい。
この場合、係数mおよびlは、それぞれ独立して、0または1である。例えば、両方の係数が同時に0であり得るか、または両方が同時に1であってもよい。好ましくは、2つの係数の正確に1つは、1であり、かつ他の係数は、0である。
は、次の基:

の群から選択され、Aに関して、これらの3つの基のそれぞれにおいて、E異性体またはZ異性体のいずれかは、それぞれ独立して、それぞれの場合にそれぞれのC=C二重結合のために存在し得る。
上記のAに関して、示されたAの基に関して、すでに示されたものと同様の様式において、3つまでのC=C二重結合におけるE−Z異性化からの結果として、最大で立体異性体が存在し得る。立体異性体は、簡潔性のために明確に示されていないが、それらの電子的特性に関して同等の効果を有する。しかしながら、Aに関して明確に示された3つの基が好ましい。
この場合、それぞれの場合に係数nは0または1である。好ましくは、nは0である。
〜R10ならびにR5*およびR6*基は、AおよびA基に関して、それぞれ独立して、次の基:
− H、
− ハロゲン、
− CN、
− 環式または開鎖C〜C20−アルキル、
− 環式または開鎖C〜C20−アルケニル、
− 環式または開鎖C〜C20−O−アルキル、
− アリール、
− ヘテロアリール
の群から選択され、ここで、アルキル、アルケニル、O−アルキル、アリールおよびヘテロアリール基中の水素原子は、それぞれ独立して置換されていてもよく、それぞれの場合において、独立して、次の基の対:RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR5*、RおよびR、RおよびR、RおよびR10、R6*およびRが一緒になって環が形成されることが可能である。
これは、それぞれの場合にAに関して上記および請求項において示された3つの基、ならびにAに関して示された3つの基に当てはまる。対応する架橋または環形成が、明確に示されなかったEおよびZ異性体において等しく可能であることは当業者に明白であろう。対応する環形成は、ここで、それぞれの場合にAのC=C二重結合において互いに対してシス位に配列された基が互いに環を形成し得ることを意味する。加えて、AのC=C二重結合に付加し、かつ同一二重結合においてさらなる基に対してシスであるAの原子団に付加している基は、このようなさらなる基と環を形成することができる。同じことがAの場合にも当てはまる。換言すれば、AまたはA基の1つの共役主鎖の同一側面にあり、かつC=C二重結合において互いに対して1,2位にあるか、またはC=C構造単位において1,3位にある、すなわち空間的に隣接している基(R〜R10)は、互いに環を形成することができる。
およびA基に関して、これまでの記載は、Aに関して、R5*、R、R、R、RおよびR基の正確に1つが、結合

を表し、それにより、Aは、一般式(I)の化合物の構造要素

に結合されることを条件とし、かつさらにAに関して、R6*、R、R、R、RおよびR10基の正確に1つが、結合
を表し、それにより、Aは、一般式(I)の化合物の構造要素

に結合されることを条件として適用可能である。
好ましくは、R5*、RおよびR基の正確に1つは、結合
を表し、それにより、Aは、一般式(I)の化合物の構造要素

に結合される。より特に、R5*基は、結合
である。
好ましくは、R6*、RおよびR基の正確に1つは、結合
を表し、それにより、Aは、一般式(I)の化合物の構造要素

に結合される。より特に、R6*基は、結合
である。
明示されるように、R〜R10ならびにR5*およびR6*に関して、アルキル、アルケニル、O−アルキル、アリールおよびヘテロアリール基中の水素原子は、それぞれ独立して置換されてもよい。例えば、水素原子は、ハロゲン原子、例えばフッ素原子によって置換されてもよい。
基の対による環の形成に関して、環は、置換されているかまたは未置換の5、6または7員環であり得る。例えば、それは、シクロペンテン、シクロヘキセンまたはシクロヘプテン環であり得る。
ハロゲン、環式または開鎖C〜C20−アルキル、環式または開鎖C2〜C20−アルケニル、環式または開鎖C〜C20−O−アルキル、アリールおよびヘテロアリールという用語は、それぞれ同様にR〜R基に関してすでに説明されたものと同一であると理解されるべきである。
およびA基に関するR11およびR12基は、それぞれ独立して、基:
− H、
− CN、
− COOR(ここで、Rは、基:H、および環式または開鎖C〜C20−アルキル(ここで、アルキル中の水素原子は、フッ素原子によって置換されていてもよく、ただし、R11およびR12は、両方とも同時にHであることはできないことを条件とする)の群から選択される)
の群から選択される。
例えば、R11またはR12基の正確に1つがCNであり得、かつ2つの基の他方がHであり得る。より特に、R11およびR12の両方がCNであることも可能である。同様に、例えば、R11またはR12基の1つがCOORであり、かつ2つの基の他方がHまたはCNであることも可能である。両方の基が同時にCOORであることも可能である。
およびA基に関するR13およびR14基は、それぞれ独立して、RおよびRと同一の基の群から選択される。
およびA基に関するU、UおよびT〜Tは、それぞれ独立して、
− O、
− S、および
− C(CN)
からなる群から選択される。
例えば、UおよびUは、それぞれ同一であってもよい。例えば、UおよびUは、それぞれOであるか、またはそれぞれSであってよい。例えば、T〜Tのそれぞれが同一であることも可能である。例えば、T〜Tは、それぞれOであってよい。例えば、T〜Tは、それぞれSであってよい。
およびA基に関するQおよびQは、それぞれ独立して、OおよびSからなる群から選択される。
例えば、QおよびQは、同一であってよい。例えば、QおよびQは、それぞれOであるか、またはそれぞれSであってよい。
およびAが、本実施形態において記載されるように選択される場合、これは、吸収特性に特に好ましい影響を与える。
特に好ましい実施形態は、Aに関して、R5*が、結合
を表し、それにより、Aは、一般式(I)の化合物の構造要素

に結合され、それにより、Aは、次の基:

の群から選択され、Aに関して、これらの3つの基のそれぞれにおいて、E異性体またはZ異性体のいずれかが、独立してそれぞれのC=C二重結合のために存在し得る、本発明の化合物に関する。
加えて、本実施形態において、Aに関して、R6*は、結合
を表し、それにより、Aは、一般式(I)の化合物の構造要素

に結合され、それにより、Aは、次の基:

の群から選択され、Aに関して、これらの3つの基のそれぞれにおいて、E異性体またはZ異性体は、独立してそれぞれのC=C二重結合のために存在し得る。
本発明の好ましい実施形態において、式(I)の化合物は対称性であり、例えば鏡面対称性である。より特に、分子は、分子の縦軸に対して直角をなす鏡面を有し得る。そのような場合、本発明の化合物の合成は単純化可能である。
本発明による化合物の一実施形態において、2つの電子求引性基AおよびAは、それぞれ同一である。ある程度の対称性または事実上対称性の構造が、多くの場合、特に好ましい吸収特性を示すことが見出された。多くの場合、これは化合物の合成も容易にする。
本発明の発展形態は、Aとして

およびAとして

を有する。これらの側鎖を有する化合物は、クネーフェナーゲル(Knoevenagel)縮合によって容易に入手可能である。その調製は、技術的に実行が簡単である。さらに、2つのR11またはR12基の少なくとも1つがCNである場合、特にこれらの基は良好なアクセプターである。
本発明の好ましい発展形態は、R11およびR12基のそれぞれがCNである本発明の化合物に関する。
この場合、全4つのニトリル基により、2つのAおよびA基の特に良好なアクセプター効果を達成することが可能である。アクセプター効果は、本質的に吸収特性を決定するエネルギーレベルの状態のために重要である。記載された形態の化合物により、可視光の高エネルギー領域において、かつ本発明の化合物の他の分子単位との相互作用において特に良好な吸収を観察することが可能であった。
本発明の好ましい形態は、R〜R10ならびにR5*およびR6*基が、それぞれ独立して、次の基:
− H、
− F、
− C〜C−アルキル(ここで、アルキル中の水素は、それぞれ独立して、フッ素原子によって置換されていてもよい)
の群から選択される、本発明の化合物である。
ここで再び、本発明の化合物の一般構造によると、Aに関して、R5*、R、R、R、RおよびR基の正確に1つは、結合
を表し、それにより、Aは、一般式(I)の化合物の構造要素

に結合されるという条件が適用可能である。加えて、対応して、Aに関して、R6*、R、R、R、RおよびR10基の1つは正確には、結合
を表し、それにより、Aは、一般式(I)の化合物の構造要素

に結合されるという条件が適用可能である。
好ましくは、Aの付加は、再び、R5*、RおよびR、特にR5*による。同様に、好ましくは、Aの付加は、R6*、RおよびR、特にR6*による。
本実施形態でも、本発明の化合物の一般構造によると、次の基の対:RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR5*、RおよびR、RおよびR、RおよびR10、R6*およびRが互いに環を形成し得る。この環は、特に5、6または7員環であり得る。例えば、それは、シクロペンテン、シクロヘキセンまたはシクロヘプテンであり得る。
〜C−アルキルは、それぞれの場合に直鎖または分枝鎖であることが可能である。アルキル基は、また、部分的にまたは完全にフッ化、好ましくはペルフッ素化されていてもよいが、フッ素原子を含まなくてもよい。
本発明の化合物は、長鎖R〜R10ならびにR5*およびR6*基を必要としない。代わりに、本発明者らは、望ましい高吸収が本明細書に記載された基によって達成可能であることも観察した。これは、化合物が熱破壊することなく、加工の目的で蒸発可能である場合に有利となる可能性がある。さらに、比較的小さい径を有する上記の基を有する化合物は、より高い原子効率で調製可能であり、かつより大きいR〜R10ならびにR5*およびR6*基を有する化合物よりも通常容易に合成可能でもある。
本発明の一実施形態において、本発明の化合物は、その少なくとも1つがフッ素原子またはフッ化アルキルであるR〜R10ならびにR5*およびR6*基を有する。好ましくは、R〜R10基の少なくとも2つ以上がフッ素原子またはフッ化アルキル基である。電子求引性フッ素の導入は、分子軌道のエネルギーレベルの状態に影響を与える可能性がある。
別の発展形態において、R〜R10ならびにR5*およびR6*基の少なくとも4つ、好ましくは少なくとも6つが水素原子である。この場合、電子求引性AおよびA基は、一般に、特に単純な様式で調製可能である。
本発明の化合物の特に好ましい実施形態は、次の基:

の群から選択されるAを有する。
のこれらの群は、優れたアクセプターであり、良好な電子求引性作用を有し、いずれの大きな複雑さもなく調製可能であり、かつ特に良好な吸収特性を有する化合物の調製に有用であることが見出された。
本発明の化合物の同様に特に好ましい実施形態は、次の基:

の群から選択されるAを有する。
のこれらの群は、優れたアクセプターであり、良好な電子求引性作用を有し、いずれの大きな複雑さもなく調製可能であり、かつ特に良好な吸収特性を有する化合物の調製に有用であることが見出された。
本発明の特に好ましい実施形態は、Xが酸素(O)である本発明の化合物に関する。この場合、中央の共役D〜Dブロックを取り囲む5員環のそれぞれが環中に酸素原子を有する。例えば、2つの5員環はフランであってよい。
酸素がXに対して選択されるという事実により、化合物の対称性における増加がある。化合物の対称性は、多くの場合、電子遷移において重要な役割を果たす。本発明の発明者らは、X=Oを有する化合物が特に良好な吸収特性を示すことを認識した。Xを含んでなる構造要素は、例えば、フランであってよい。
例えば、外部の5員環のために2つのフランを使用することは、チオフェンの場合よりも高い吸収を導くことが見出された。
本発明の好ましい実施形態は、X=酸素、m=n=0、o=q=0であり、かつpが1、2、3、4および5から選択され、化合物が、一般式:

を有する、本発明の化合物に関する。
この種類の化合物は、低レベルの技術的な複雑性で入手可能であり、かつ特に良好な吸収特性維を有する。それらは、例えば、光活性有機部品での使用のために良好な適合性を有する。
本発明の特に好ましい実施形態は、Xが酸素であり、かつ係数m、n、oおよびqがそれぞれの0である、本発明の化合物に関する。加えて、pは、1、2、3、4および5から選択される。この種類の化合物は、次の一般式:

を有する。
この式の化合物は、それらの基本的構造に関して類似であるかまたは同一である2つのアクセプターAおよびA、ならびにそれぞれ環構造中に酸素原子を有する2つの5員環を有する。好ましくは、2つの5員環はフランであり、かつフランは置換されていてもよい。記載された式の化合物は、光活性有機電子部品のための層の製造のために良好な合成入手可能性および良好な適合性を有するのみならず、特に400〜600nmの波長に対して特に良好な吸収特性を示す。特に500nm未満の波長に関して、ほとんどの従来の化合物の場合よりもはるかに高い吸収が一般に可能である。例えば、これらの化合物により、D包囲5員環がチオフェンである類似の化合物の場合よりも強い吸収が達成可能である。改善された吸収は、光検出器または感光性電界効果トランジスタのより高い感応性の達成、および特に有機太陽電池の高い効率の達成のために利用され得る。これら全ての応用は、本発明の化合物のように、異なる波長の太陽光を吸収し、したがってそれを利用することを可能にする有機化合物を必要とする。
上記の本発明の化合物の2つの実施形態の好ましい実施形態において、p=1である。例えば、化合物が蒸発性である場合、これは好ましい。p=1である場合、より少ない反応ステップが必要とされる。
本発明の1つの発展形態は、Y、Y’、ZおよびZ’が、それぞれ独立して、NまたはCRから選択され、Rが、次の基:
− H、
− F、
− C〜C−アルキル、
− C〜C−O−アルキル、
− C〜C−S−アルキル、
− C〜C−アルケニル、
− C〜C−O−アルケニル、
− C〜C−S−アルケニル、
− C〜C−アルキニル、
− フェニル
の群から選択され、ここで、アルキル、O−アルキル、S−アルキル、アルケニル、O−アルケニル、S−アルケニル、アルキニルおよびフェニル基中の水素原子が、それぞれ独立して、置換されていてよく、特にフッ素原子によって置換されていてよい、本発明の化合物に関する。
アルキル、O−アルキル、S−アルキル、アルケニル、O−アルケニル、S−アルケニル、アルキニル基は、それぞれ直鎖または分枝鎖であってもよい。
異なるプレースホルダーY、Y’、ZおよびZ’のそれぞれのためのRは、異なって選択されてよい。
さらに好ましくは、Y、Y’、Z、Z’は、それぞれ独立して、N、CH、C−F、C−CH、C−CF、C−C、C−C、C−OCH、C−OC、C−SCH、C−SCから選択される。2つの5員環において非常に立体的に要求されないこれらの基を有する化合物は、多くの場合、技術的にそれほど複雑でない合成を可能にする。
一実施形態において、位置Y、Y’、ZおよびZ’の少なくとも1つはNである。本発明者らは、Y、Y’、ZおよびZ’位の1つにおけるNの存在が、電子によって占拠された最高分子軌道(HOMO)の制御された低下を導くことを見出した。これにより、本発明の化合物の吸収スペクトルがより短い波長にシフトすることが可能となる。Y、Y’、ZおよびZ’位の2つ以上がNによって占拠される場合、作用は強化される。したがって、Y、Y’、ZおよびZ’位の正確に2、3または4つがNによって占拠されることも好ましくなり得る。
最も好ましくは、Y、Y’、ZおよびZ’がそれぞれCHである。この場合、共役D〜Dブロックを取り囲む2つの5員環は、それぞれフラン環である。これは、理論に縛られることなく、これらの化合物の特に好ましい吸収特性の可能な理由である分子の対称性を増加させる。
本発明の別の実施形態は、フッ素原子またはフルオロアルキルである少なくとも1つの置換基を有する少なくとも1つの共役D〜Dブロックを有する、本発明の化合物に関する。本発明の発明者らは、フッ素置換基が、一般に、それぞれの置換基に関する本発明の化合物のHOMOのエネルギーの特定の低下を導くことを見出した。作用の程度は、本発明の化合物中のフッ素置換基が結合するそれぞれの炭素原子上におけるHOMOの軌道係数の径に依存する。これは、一般に、より短い波長に対する吸収スペクトルのシフトを導く。最終的に、本発明者らは、フッ素置換基が、本発明の化合物のより高い共平面性を促進することができる隣接S−含有環の硫黄原子とのS−F相互作用を形成し得ることも見出した。これは、多くの場合、化合物の電荷輸送特性を改善する。また、これは吸収に好ましい影響を与えることができる。
本発明の別の実施形態は、少なくとも1つのC〜C20−アルキルアルキル置換基、好ましくはC〜C10−アルキル、特にC〜C−アルキルを有する少なくとも1つの共役D〜Dブロックを有する、本発明の化合物に関する。本発明の発明者らは、アルキル置換基がわずかな程度で電子供与性作用を有することを見出した。それらは、本発明の化合物のHOMOのわずかな上昇を導き、その作用の程度は、アルキル置換基が本発明の化合物において結合する特定の炭素原子上のHOMOの軌道係数のサイズに依存する。
本発明の別の実施形態は、少なくとも1つのO−アルキル置換基C〜C20−O−アルキル、好ましくはC〜C10−O−アルキル、特にC〜C−O−アルキルを有する少なくとも1つの共役D〜Dブロックを有する、本発明の化合物に関する。O−アルキル置換基、すなわちアルコキシ基は、アルキル置換基よりもはるかに強い顕著な電子供与性作用を特徴とする。O−アルキルは、したがってHOMOの上昇を導く。O−アルキル置換基の導入は、より長い波長に対する吸収スペクトルのシフトを可能にすることができる。さらに、O−アルキル基は、アルキル基より立体的に要求されず、S−OまたはO−H相互作用により、本発明の化合物の分子構造の硬質化に貢献することができる。
本発明の別の実施形態は、化合物中に存在するべき共役D〜Dブロックの少なくとも1つが、一般式

を有する、本発明の化合物に関する。
この場合、化合物は、共役π−電系の一部として合計で少なくとも3つの芳香族5員環を有する。この組み合わせは、実験において吸収特性のため、特に好ましいことが見出されている。
一実施形態において、Y’’およびZ’’位の少なくとも1つはNである。本発明者らは、Y’’およびZ’’位の1つにおけるNの存在が、電子によって占拠された最高分子軌道(HOMO)の制御された低下を導くことを見出した。この作用は、Y’、Y’、ZおよびZ’位の1つにおけるNに関して本明細書中で上記された作用に相当する。
別の実施形態において、化合物中に存在するべき共役D〜Dブロックの少なくとも1つが、一般式

(式中、RおよびR基は、独立して、次の基:
− H、
− F、
− C〜C−アルキル(ここで、個々の炭素原子がヘテロ原子によって置換されていてもよい)、
− C〜C−O−アルキル、
− C〜C−S−アルキル
の群から選択され、ここで、アルキル、O−アルキルおよびS−アルキル基中の水素原子は、それぞれ独立して、フッ素原子によって置換されていてもよく、
およびR基は、環構造の形態で互いに連結されていてもよく、
アリール基は、環構造に縮合されていてもよい)を有する場合に特に好ましい。後者のアリール基も置換され得、例えばフッ素化され得る。
アルキル、O−アルキルおよびS−アルキル基は、それぞれ直鎖または分枝鎖であってもよい。
環構造は、例えば、5、6または7員環であってよく、これは、炭素原子および酸素または硫黄原子を有し得る。したがって、環は、複素環または同素環であり得る。環は、好ましくは飽和である。例えば、環は、置換されていてもよい。例えば、環は、置換基としてフッ素原子またはアルキル基を有してもよい。環は、置換基として、少なくとも部分的にフッ化されたアルキル基を有してもよい。フッ化は、電子求引性作用を達成することができる。
上記の実施形態の好ましい実施形態において、RおよびRは、それぞれ独立して、基、H、F、メチル、メトキシ、エチル、エトキシ、プロピル、プロピルオキシの群から選択され、ここで、メチル、メトキシ、エチル、エトキシ、プロピルおよびプロピルオキシのそれぞれにおける水素原子がフッ素によって置換されていてもよい。
X’’=Sである本発明の化合物が特に好ましい。したがって、3つの共役D〜Dブロックの少なくとも1つに関して、一般式

の5員環を有し、X’’が硫黄である、本発明の化合物が好ましい。
環が、置換されているかまたは未置換のチオフェンである場合、すなわち硫黄以外に5員環中にさらなるヘテロ原子が存在しない場合が最も好ましい。
可視光の短波長における高い吸収値の達成のため、D〜Dの共役ブロックの1つとしての硫黄含有5員環の使用は、実験的に特に好ましいことが見出された。
本発明のさらなる特定の実施形態は、Xが酸素であり、かつ正確に1つのD〜D共役ブロックが存在し、すなわち、係数o、pおよびqの正確に1つが1であり、一方、他の2つがそれぞれ0であり、共役ブロックが、

であり、X’’が硫黄である、本発明の化合物に関する。この場合、化合物は、次の一般式:

の化合物である。
それぞれ酸素を有する2つの外部の5員環、ならびに2つのアクセプターAおよびAと共に硫黄を有する中央の5員環の組み合わせは、容易に入手可能であり、したがって高価ではない化合物の形態で好ましい吸収特性を達成するために特に適切な構造要素であることが見出された。
さらなる実施形態は、共役D〜Dブロックの少なくとも1つが化合物中に存在し、かつ一般式

(式中、R17およびR18は、独立して、次の基:
− H、
− F、
− C〜C−アルキル、
− C〜C−O−アルキル、
− C〜C−S−アルキル
から選択され、ここで、アルキル、O−アルキルおよびS−アルキル基中の水素原子は、それぞれ独立して、フッ素原子によって置換されていてもよい)を有する、本発明の化合物に関する。アルキル、O−アルキルおよびS−アルキル基は、それぞれ直鎖または分枝鎖であってもよい。
本発明の発明者らは、望ましい高い吸収特性を有する化合物を得るために、共役D〜Dブロックの1つとしてこの構造要素が優れた適合性を有することを観察した。
さらに好ましくは、R17およびR18は、それぞれ水素、メチル、エチル、メトキシ、エトキシである。最も好ましくは、R17およびR18は、それぞれ水素である。
発展形態は、共役D〜Dブロックの少なくとも1つが化合物中に存在し、かつ一般式

(式中、
は、NR、CRから選択され、
およびRは、それぞれ独立して、基:
− H、
− 開鎖C〜C−アルキル、
− C〜C12−アリール、
− C〜C12−ヘテロアリール
の群から選択され、ここで、開鎖C〜C−アルキル中の水素原子は、フッ素原子によって少なくとも部分的に置換されていてもよく、C〜C12−アリールおよびC〜C12−ヘテロアリール中の水素原子は、例えば、フッ素原子によって置換されていてもよく、
開鎖C〜C−アルキルは、直鎖または分枝鎖であってもよく、
27〜R32は、独立して、次の基:
− H、
− F、
− C〜C−アルキル、
− C〜C−O−アルキル、
− C〜C−S−アルキル
の群から選択され、ここで、アルキル、O−アルキルおよびS−アルキル基中の水素原子は、それぞれ独立して、フッ素原子によって置換されていてもよく、基は、それぞれ独立して、直鎖または分枝鎖であってもよい)を有する、本発明の化合物に関する。
例えば、C〜C12−アリールは、R基であり、次いでRは、置換されていてもよいフェニルである。
さらなる実施形態は、共役D〜Dブロックの少なくとも1つが化合物中に存在し、かつ一般式

(式中、
は、Hまたは開鎖C〜C−アルキルまたはフェニルであり、
27〜R32は、独立して、次の基:
− H、
− F、
− C〜C−アルキル、
− C〜C−O−アルキル、
− C〜C−S−アルキル
の群から選択され、ここで、アルキル、O−アルキルおよびS−アルキル基中の水素原子は、それぞれ独立して、フッ素原子によって置換されていてもよい)を有する、本発明の化合物に関する。アルキル、O−アルキルおよびS−アルキル基は、それぞれ独立して、直鎖または分枝鎖であってもよい。
本発明の発明者らは、望ましい高い吸収特性を有する化合物を得るために、共役D〜Dブロックの1つとしてこの構造要素が優れた適合性を有することを観察した。フルオレンと同様に、カルバゾールは、共役ブロックとしてのチオフェンまたはフランの使用と比較して、吸収における短波シフトおよびHOMOの低下を導く傾向がある。カルバゾールは、フルオレンより強いドナーであり、カルバゾール誘導体のHOMOは、類似のフルオレンのものより通常より高い。
好ましくは、Rは、H、メチル、エチル、プロピルまたはブチルである。
27〜R32が、それぞれH、F、メチル、エチル、メトキシ、エトキシを含む群から選択される場合がさらに好ましい。例えば、全てのR27〜R32基がそれぞれ水素であることも可能である。
好ましい発展形態は、共役D〜Dブロックの少なくとも1つが化合物中に存在し、かつ一般式

(式中、
〜Wは、独立して、NおよびCRから選択され、
は、独立して、次の基:
− H、
− F、
− C〜C−アルキル、
− C〜C−O−アルキル、
− C〜C−S−アルキル
の群から選択され、ここで、アルキル、O−アルキルおよびS−アルキル基中の水素原子は、それぞれ独立して、フッ素原子によって置換されていてもよい)を有する、本発明の化合物に関する。アルキル、O−アルキルおよびS−アルキル基は、それぞれ独立して、直鎖または分枝鎖であってもよい。
本発明の発明者らは、望ましい高い吸収特性を有する化合物を得るために、共役D〜Dブロックの1つとしてこの構造要素が優れた適合性を有することを観察した。組み込みは、一般に、共役ブロックとしてのチオフェンまたはフランの使用と比較して、吸収における短波シフトおよびHOMOの低下を導く。
〜Wに関して、Rが、独立して、それぞれの場合にH、メチル、メトキシ、エチル、エトキシ、プロピル、プロピルオキシから選択される場合にさらに好ましい。
さらなる発展形態は、共役D〜Dブロックの少なくとも1つが化合物中に存在し、かつ一般式

を有する、本発明の化合物に関する。
ここでR15およびR16は、好ましくは、次の基:
− H、
− F、
− C〜C−アルキル、
− C〜C−O−アルキル、
− C〜C−S−アルキル
の群から選択され、ここで、アルキル、O−アルキルおよびS−アルキル基中の水素原子は、それぞれ独立して、フッ素原子によって置換されていてもよい。アルキル、O−アルキルおよびS−アルキル基は、それぞれ独立して、直鎖または分枝鎖であってもよい。
例えば、R15およびR16は、H、F、メチル、エチル、メトキシおよびエトキシであってよい。
本発明の発明者らは、良好な吸収特性を有する化合物を得るために、共役D〜Dブロックの1つとして、この構造要素が同様に適切であることを観察した。この構造要素の組み込みは、一般に、隣接する構造単位に対しての改善された共平面性を導く。したがって、より長い波長に対する吸収スペクトルのシフトは、制御された様式で引き起こされ得る。
上記の実施形態の好ましい実施形態において、Vは、硫黄、またはRがHおよびC〜C−アルキルの群から選択されるNRである。
本発明の好ましい発展形態は、共役D〜Dブロックの少なくとも1つが化合物中に存在し、かつ一般式

(式中、
33〜R34は、それぞれ独立して、次の基:
− H、
− F、
− C〜C−アルキル、
− C〜C−O−アルキル、
− C〜C−S−アルキル
の群から選択され、ここで、アルキル、O−アルキルおよびS−アルキル基中の水素原子は、それぞれ独立して、フッ素原子によって置換されていてもよく、
V’は、O、S、SeまたはNRから選択され、
Y’’は、NまたはCRから選択され、
Z’’は、NまたはCRから選択され、
は、基:
− H、
− 開鎖C〜C−アルキル、
− C〜C12−アリール、
− C〜C12ヘテロアリール
の群から選択され、ここで、開鎖C〜C−アルキル中の水素原子は、フッ素原子によって少なくとも部分的に置換されていてもよく、C〜C12−アリールおよびC〜C12ヘテロアリール中の水素原子は、少なくとも部分的に置換されていてもよく、
およびRは、Rと同様に独立して選択される)を有する、本発明の化合物に関する。
本発明の発明者らは、この種類の化合物が特に高い吸収を有し、かつ光活性有機部品での使用のために驚くほど良好な適合性を有することを観察することが可能であった。
上記の発展形態の好ましい実施形態において、R33〜R34基は、それぞれ独立して、H、F、メチル、エチル、メトキシおよびエトキシの群から選択され、メチル、エチル、メトキシおよびエトキシは、それぞれ少なくとも部分的にフッ化されていてもよい。例えば、R33〜R34は、それぞれ水素である。
好ましい実施形態において、Rは水素である。
好ましい発展形態は、共役D〜Dブロックの少なくとも1つが化合物中に存在し、かつ一般式

を有する、本発明の化合物に関する。
ここで、R19〜R24は、好ましくは、次の基:
− H、
− F、
− C〜C−アルキル、
− C〜C−O−アルキル、
− C〜C−S−アルキル
の群から選択され、ここで、アルキル、O−アルキルおよびS−アルキル基中の水素原子は、それぞれ独立して、フッ素原子によって置換されていてもよい。アルキル、O−アルキルおよびS−アルキル基は、それぞれの場合に直鎖または分枝鎖であってもよい。
例えば、R19〜R24は、H、F、メチル、エチル、メトキシ、エトキシ、プロピルおよびプロピルオキシであってよい。
本発明の発明者らは、良好な吸収特性を有する化合物を得るために、共役D〜Dブロックの1つとしてこの構造要素が同様に適切であることを観察した。ナフタレンは、一般に、共役ブロックとしてのチオフェンまたはフランの使用と比較して、より短い波長における吸収およびHOMOの低下を導く傾向がある。
本発明のさらなる実施形態は、共役D〜Dブロックの少なくとも1つが化合物中に存在し、かつ一般式

を有する、本発明の化合物に関する。
ここで、R25およびR26は、それぞれ独立して、好ましくは、次の基:
− H、
− F、
− C〜C−アルキル、
− C〜C−O−アルキル、
− C〜C−S−アルキル
の群から選択され、ここで、アルキル、O−アルキルおよびS−アルキル基中の水素原子は、それぞれ独立して、フッ素原子によって置換されていてもよい。アルキル、O−アルキルおよびS−アルキル基は、それぞれ独立して、直鎖または分枝鎖であってもよい。
例えば、R25およびR26は、H、F、メチル、エチル、メトキシおよびエトキシであってよい。H、Fおよびメチルが特に好ましい。
別の実施形態において、共役D〜Dブロックの少なくとも1つは、一般式

の構造単位のみであるが、これは、構造単位

の共役ブロックではない、少なくとも1つのさらなるドナーD〜Dが存在することを条件とする。
本発明の特に好ましい実施形態は、共役D〜Dブロックが、それぞれ独立して、次の構造単位




の群から選択される、本発明の化合物に関する。
本発明の発明者らは、D〜Dに関するこれらの共役ブロックの1つを有する化合物が、一般に、従来化合物の吸収を明らかに超える、短波長範囲、特に500nm未満の波長に対して予想外に高い吸収を有することを観察した。
本発明は、本発明の化合物のみならず、光活性有機電子部品における本発明の化合物の使用にさらに関する。
光活性有機電子部品は、電磁波を電気エネルギーへと変換する。この原則は、各種の光活性有機電子部品において適用される。可視光の全波長範囲において特に高い吸収を示し、かつさらに短波可視光(約400〜600nm)を利用する本発明の化合物の、単にそれらの優れた吸収特性に起因する従来の有機化合物よりも効果的である使用は、光活性有機電子部品での使用のためにすでに優れた適合性を有する。高エネルギー光子も吸収可能であり、したがって電子遷移が引き起こされる。本発明の化合物は、より良好により高エネルギーの光子を吸収することができるため、それらは、より効率的に可視光の短波スペクトルを利用する。本発明の化合物を使用することにより、光活性有機電子部品の効率および感応性を改善することが可能である。
例えば、本発明の化合物を利用する光検出器の場合、本発明の化合物の好ましい吸収特性を示さない従来の有機化合物を使用する類似の光検出器の場合よりも良好な感応性が可能となり得る。例えば、本発明の化合物は、光検出器と同様に、感光性電界効果トランジスタのためにも使用可能である。印刷およびコピー機のための光導電体の分野における使用も想定可能である。
同様に、他の光活性有機電子部品において、本発明の化合物の使用により、感応性または効率を強化することも可能である。
有機太陽電池である光活性有機電子部品における本発明の化合物に使用が最も好ましい。本発明の化合物による短波長を有する可視光の効率的な使用は、これらの好ましい吸収特性を特徴としない有機化合物をベースとする太陽電池よりも高効率の有機太陽電池を製造することを可能にする。
さらに、本発明の化合物は、それらを一般に光活性有機電子部品、特に有機太陽電池での使用のために適切にする適切な電荷キャリア輸送特性も有する。
本発明は、本発明の化合物を含んでなる光活性有機電子部品にも関する。
上記の通り、本発明の発明者は、それらの吸収特性に起因して、本発明の化合物が光活性有機電子部品での使用のために優れた適合性を有することを見出した。
好ましい実施形態において、光活性有機電子部品は、本発明の化合物を含んでなる光活性層、例えば感光性層を有する。
さらなる実施形態において、光活性有機電子部品は、その間に光活性層が配置される少なくとも2つの電極を有する。
さらなる実施形態において、部品は、さらなる層、特に電荷輸送層、例えば電子輸送層および正孔輸送層を有する。
さらなる実施形態において、部品は、基体を有する。より特に、部品の電極の1つは、基体上に配置されてもよい。
さらなる実施形態において、光活性有機電子部品は、有機太陽電池、光検出器、溶液処理太陽電池、ゼログラフィ層、印刷またはコピー機用の光導電体を含んでなる。
特に好ましい実施形態において、光活性有機電子部品は、有機太陽電池である。本発明の化合物を含んでなる太陽電池は、特に可視光の短波スペクトルの効率的利用を可能にする。
上記の有機太陽電池の発展形態において、有機太陽電池は、少なくとも1つの有機アクセプター材料と接触している少なくとも1つの有機ドナー材料を有する光活性領域を有し、ドナー材料およびアクセプター材料は、特にバルクヘテロ接合(BHJ)と呼ばれるドナー−アクセプターヘテロ接合を形成し、光活性領域は、少なくとも1種の式Iの化合物を含んでなる。
例えば、本発明の化合物は、使用され得、文献に記載される有機太陽電池の標準セットアップである。
標準有機太陽電池に関する文献から既知のセットアップは、例えば、pinまたはnipダイオードから構成され[Martin Pfeiffer,“Controlled doping of organic vacuum deposited dye layers:basics and applications”,PhD thesis TU−Dresden,1999および国際公開第2011161108号パンフレット]:pin太陽電池は、隣接する通常透明なベースコンタクト、p層、i層、n層およびトップコンタクトと一緒にキャリア/基体から構成される。nip太陽電池は、隣接する通常透明なベースコンタクト、n層、i層、p層およびトップコンタクトと一緒にキャリア/基体から構成される。
ここで、nまたはpドーピングは、熱平衡状態において自由電子/正孔の密度の増加を導くことを意味する。したがって、この種類の層は、主に輸送層と見なされるべきである。nまたはp層が少なくとも部分的に名目上未ドープであり、材料特性(例えば、異なる可動性)のみにより、または異なる不純物(例えば、合成または層製造から残る残渣)に起因して、または周囲条件の影響(例えば、隣接層、金属または他の有機材料の内部拡散、周囲大気からの気体ドーピング)により、好ましくは電子伝導または正孔伝導特性を有することも可能である。これに関連して、この種類の層は、好ましくは輸送層と見なされるべきである。
励起子は、電子および正孔が互いから分離される、この種類の境界面における拡散によって到着する。電子を受け取る材料はアクセプターと呼ばれ、正孔を吸収する材料はドナーと呼ばれる。
「i層」という用語は、未ドープであるか、または本質的な層を特徴付ける。1つ以上のi層は、1つの材料からなってよく(平面ヘテロ接合、PHJ)、または相互貫入網目構造を有するバルクヘテロ接合(BHJ)と呼ばれる2つ以上の材料の混合物からなってよい。
有機pin二重電池およびpin複数電池も文献独国特許第102004014046号明細書から既知である。これに関連して、国際公開第2011161108A1号パンフレットは、少なくとも1つの有機層系が電極間に配置されている電極および反対電極を有し、かつ少なくとも2つの光活性層系および光活性層系間の同一電荷キャリア型の少なくとも2つの異なる輸送層系も有し、1つの輸送層系が、エネルギーに関して2つの光活性層系の1つと適合し、かつ他の輸送層系が透明であることを特徴とする光活性部品の形態での実施の提案を開示する。
本発明の層は、特に、前記種類の光活性有機電子部品において、またはそれぞれの吸収層において類似の一般に既知の光活性有機電子部品において、吸収材料として使用されてもよい。
さらなる実施形態において、光活性有機電子部品は、単一電池、二重電池、三重電池、四重電池または別の複数電池である。本願における「二重電池」は、2つの機能電池が空間的に別の電池の上に積層され、直列に連結され、1つ以上の中間層が電池間に配列されていてもよいことを意味する。複数電池または複数接合電池は、同様に2つ以上の機能電池が空間的に別の電池の上に積層され、直列に連結され、中間層が電池間に配列されていてもよいことを意味する。
好ましくは、部品は、少なくとも1つのi層を含有する複数の独立した組合せが別の上に積層される、nip、ni、ip、pnip、pni、pip、nipn、nin、ipn、pnipn、pninまたはpipn構造の組合せからなる。
さらなる発展形態において、本発明の光活性有機電子部品は、本発明の化合物を含んでなる少なくとも1層を含む部品であって、本発明の化合物または前記層が真空加工、気相析出または溶液加工によって析出される、部品である。
本発明は、次の一般式:

(式中、Y、ZおよびAは、先行する請求項のいずれかにおいて定義される通りであり、Mは、次の官能基:
− SnR 、−B(OR、−Zn−Hal、−Mg−Hal
の1つから選択され、
は、C〜C10−アルキルであり、Halはハロゲンである)を有する本発明の化合物の調製のための化合物にさらに関する。ハロゲンは、F、Cl、BrおよびI、好ましくはCl、BrおよびIを意味する。
この化合物は、請求項1において特許請求される本発明の化合物の調製のために重要な出発材料である。
本発明は、本発明の化合物を調製するためのプロセスに関する。このプロセスは、プロセスステップとして、カップリング反応であって、上記の一般式

の化合物は、次の一般式

のさらなる化合物と反応する、カップリング反応をさらに含んでなる。A、Y’、Z’、X、D〜Dならびにo、pおよびqは、本発明の化合物に関して記載されるさらなる化合物に関して定義される。Hal基は、さらに、ハロゲンである。これは、F、Cl、BrおよびI、好ましくはCl、BrおよびI、特にBrおよびIであってよい。
本発明のプロセスのさらなる実施形態において、このプロセスは、カップリング反応であって、2当量の、一般式

を有する上記の化合物は、一般式

のさらなる化合物と反応する、カップリング反応を含んでなり、それにより、単純化されたルートにより、X=O、Y=Y’、Z=Z’およびA=Aである本発明の鏡面対称化合物を調製することが可能となる。
本発明の発明者らは、許容範囲内の実験研究により、本発明の化合物が良好な収率および選択性においてカップリング反応によって入手可能であることを見出した。
本発明のプロセスの好ましい実施形態において、Pdベースの触媒がカップリング反応において使用される。特に良好な適合性を有するものの一例は、Pd(PPhである。
好ましくは、本発明のプロセスにおけるカップリング反応は、次のカップリング反応:スティル(Stille)カップリング、ネギシ(Negishi)カップリングおよびスズキ(Suzuki)カップリングの群から選択される反応である。これらのカップリング反応は、本発明の化合物の合成に特に適切であることが見出された。
本発明の化合物の合成は、以下に一般的にかつより特に多数の具体的な実施例を参照して説明される。有利には、本発明の化合物は、容易に、良好な収率で、単純なビルディングブロックシステムによって提供することができる。
以下の概略図は、本発明の化合物のための合成ルートの単純化された表示である。文字kは、本発明の化合物を示す。
ここで、Mは、例えば、次の官能基:
− SnR 、−B(OR、−Zn−Hal、−Mg−Hal
の1つから選択されてよく、
は、C〜C10−アルキルであり、Halは、ハロゲン(F、Cl、Br、I)である。略語Halは、F、Cl、Br、Iから選択されるハロゲンも表す。
化合物aは、商業的に入手可能であるか、または既知の方法(ハロゲン化、アセチル化またはカルボニル化)により、当業者によって商業的に利用可能な出発原料から調製することができる。bへの変換は、例えば、アルドール反応またはウィッティヒ反応、あるいはカルボニル官能基からの二重結合の生成のための他の典型的な反応によって実行することができる。非ハロゲン化(ヘテロ)芳香族成分からのbの直接的な調製は、例えば、ヘック(Heck)反応によっても可能である。化合物cの調製のために、このステップを所望の回数で繰り返すことができる。化合物dは、例えば、メチレン単位を有する化合物とのクネーフェナーゲル縮合によって調製することができる。所望の回数で繰り返し可能な一連の架橋カップリング反応、例えば、スズキ、ネギシまたはスティルカップリングおよびその変形において、次のハロゲン原子(特に、Cl、BrまたはI)の導入により、構造単位D〜Dは化合物の構造中に組み込まれる。このようにして中間体e〜jが得られる。金属化された構造単位の使用ではなく、非金属化単位D〜D、または異なる活性化単位D〜Dの使用も想定可能である。
化合物a’は、商業的に入手可能であるか、またはアセチル化もしくはカルボニル化のために当業者に既知の方法により、商業的に利用可能な出発原料から調製することができる。b’への変換は、例えば、アルドール反応またはウィッティヒ反応、あるいはカルボニル官能基からの二重結合の生成のための他の典型的な合成によって実行することができる。化合物c’の調製のために、このステップを所望の回数で繰り返すことができる。不飽和(ヘテロ)芳香族からのb’またはc’の直接的な調製は、例えば、ヘック反応により、または不飽和ジアルキルアミノ置換カルボニルとの反応により可能である。d’のカップリングは、化合物c’の金属化によって実行することができる。この反応において、カルボニル官能基は中間的に保護されることが可能である。化合物e’は、例えば、メチレン単位を有する化合物とのクネーフェナーゲル縮合によって調製することができる。典型的な架橋カップリング反応、例えば、スズキ、ネギシまたはスティルカップリングおよびその変形により、j型の成分は、e’型の成分と反応して、k型の特許請求される化合物を得ることができる。
分子の縦軸に対して直角をなす鏡面の存在において、合成は、対応して、対称分子構造に起因して単純化されることが可能である。
原則として、全てのC−Cカップリング反応において、いずれかの側面において種々の官能基、例えば、限定されないが、スルホネート、トリフレートおよびカルボン酸、またはC−H−活性種と呼ばれる非活性種が使用されるように、金属およびハロゲン官能基の逆転が想定可能である。一般に、しかし、排他的にではなく、C−C架橋カップリング反応は、触媒の使用によってもたらされる。
他の化合物に加えて、対応する臭化物化合物およびスタンイル化合物は、それらの前駆体分子から合成され、次に本発明の化合物に変換される。以下に例として3つの異なるルートが示される。
a.二重逆スティルカップリング、
b.二重スティルカップリング、または
c.単一スティルカプリング
によるカップリング。
文献から既知のさらなるカップリング反応、例えば、ヘック反応またはクマダ(Kumada)カップリングも同様に適切である。スズキ、ネギシまたはスティル、クマダあるいはヒヤマ(Hiyama)およびさらなるカップリング反応は、とりわけ“Metal−Catalyzed Cross−Coupling Reactions,2nd,Completely Revised and Enlarged Edition”(Wiley VCH,ISBN:978−3−527−30518−6)(Suzuki:41〜123ページ、Negishi:619〜670ページ、Stille:125〜161ページ、Kumada:671〜698ページ、Hiyama:163〜216ページ、さらなるカップリング反応:815〜889ページ)に記載される。
a、bおよびcに関しての対応する一般手順(GP1〜GP3)を以下に詳細に説明する。
a)一般手順(GP1)
1mmolのジブロモ化合物(反応物1)および2.5mmolの2−[(E)−3−(5−トリメチルスタンナニルフラン−2−イル)アリリデン]マロノニトリルB4(反応物2)を4mLの適切な溶媒(表1)中に溶解し、溶液を脱気した。次いで、0.05mmolのPd触媒を添加し、反応混合物を一晩加熱した。反応混合物を室温に戻し、沈殿した固体を濾去し、メタノールで洗浄した。粗製生成物を適切な溶媒(表1)から再結晶させた。
b)一般手順(GP2)
1mmolのジスタンニル化合物(反応物1)および2.5mmolのブロモフラン−2−イルアリリデンマロノニトリルB2またはB6またはB10またはB12またはB14またはB16(反応物2)を4mLの適切な溶媒(表2)中に溶解し、溶液を脱気した。次いで、0.05mmolのPd触媒を添加し、反応混合物を一晩加熱した。反応混合物を室温に戻し、沈殿した固体を濾去し、メタノールで洗浄した。粗製生成物を適切な溶媒(表2)から再結晶させた。
c)一般手順(GP3)
アルゴンによって不活性化されたシュレンク容器中、1mmolのハロゲン化合物(反応物1)および1.2mmolの2−[3−(5−トリメチルスタンナニル−フラン−2−イル)アリリデン]マロノニトリルB4(反応物2)を3mLの溶媒(表3)中に溶解した。溶液を脱気し、次いで0.05mmolのPd触媒を添加し、反応混合物を撹拌しながら一晩加熱した。反応混合物を室温まで冷却し、得られた沈殿物を濾去し、メタノールで洗浄した。粗製生成物をそれぞれの溶媒(表3)から再結晶させた。
代わりに、本発明の化合物は、他の既知のアルキルカップリング反応、例えばスズキまたはネギシ反応によってもたらされることもできる。
反応物の合成
反応物1(A)、反応物2(B)および反応物3(C)は、次の方法によって合成される。
反応物Aの合成
例えば、tert−BuLiおよびトリメチルスズクロリドを用いて、適切に置換されているかまたは未置換のチオフェンから対応するスタンニル化合物を調製することが可能である。例えば、グリニャール試薬などの有機金属化合物との反応の場合、スズ(IV)ハロゲン化物が反応して、対応するスズオルガニルが得られる。有機スズハロゲン化物は、通常、求電子置換によってテトラ有機スズ化合物から入手される。
臭化物は、(例えば、臭素酸カリウムおよび臭化水素を用いる)文献から既知の多くの反応によって調製可能であり、同様に、N−ブロモスクシンイミドとの対応するトリメチルシリル化合物から進行する方法による反応も考えられる。
5,7−ビス(トリメチルスタンニル)−2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b][1,4]ダイオキシン(A1)

化合物A1は、J.Mater.Chem.1999,2189に従って合成した。
4,6−ジブロモ−1H,3H−チエノ[3,4−c]フラン(A2)
4,6−ビス(トリメチルシラニル)−1H,3H−チエノ[3,4−c]フラン
1.92g(8.27mmol)のビス(3−トリメチルシリル−2−プロピニル)エーテルおよびチタン(IV)イソプロポキシドを−70℃のアルゴン雰囲気下で110mLのジエチルエーテル中に溶解した。19.8mL(39.7mmol)の2Mイソプロピルマグネシウムクロリドのジエチルエーテル溶液を滴下して添加した。15分間にわたり−70℃で撹拌後、混合物を−50℃まで加温し、さらに3.5時間撹拌した。2.12g(66.2mmol)の硫黄を数回に分けて添加し、次いで反応混合物を16時間以内にRT(室温)まで加温した。1N HCl溶液(90mL)を添加し、水相をヘキサンで3回抽出した。組み合わせた有機相を飽和NaCO溶液および飽和NaCl溶液で洗浄した。それらをNaSO上で乾燥させて、濾過し、溶媒を減圧下で除去した。粗製生成物をクロマトグラフィー(SiO、Rf(DCM(ジクロロメタン))=0.88)によって精製し、1.87gの生成物(84%)が茶色油状物として得られた。H NMR(CDCl):4.83ppm(s,4H),0.28(s,18H)。
4,6−ジブロモ−1H,3H−チエノ[3,4−c]フラン(A2)
1.87g(6.92mmol)の4,6−ビス(トリメチルシラニル)−1H,3H−チエノ[3,4−c]−フランをアルゴン雰囲気下で0℃において18mLのDMF中に溶解した。2.77g(15.2mmol)のNBS(N−ブロモスクシンイミド)が溶解された16mLのDMFを添加し、混合物を1時間にわたり0℃で撹拌した。それをRTまで加温し、さらに16時間撹拌した。この反応混合物に50mLの水を添加し、これをMTBE(メチルtert−ブチルエーテル)で2回抽出した。組み合わせた有機相を5%LiCl溶液および飽和NaCl溶液で洗浄した。それらをNaSO上で乾燥させて、濾過し、溶媒を減圧下で除去した。粗製生成物をクロマトグラフィー(SiO、PE:DCM(2:1)、Rf=0.54)によって精製し、703mgの生成物A2(36%)が黄色油状物として得られた。H NMR(CDCl):4.75ppm(s,4H)。
2,5−ジブロモ−3−トリメチルチオフェン(A3)

化合物A3は、M.Lanziら Reactive&Functional Polymers 2014(83)33−41に従って調製された。
2,5−ビス(トリメチルスタンニル)−3−メトキシチオフェン(A4)

ヘキサン(50mL)中の3−メトキシチオフェン(342mg、3.00mmol)およびN,N,N’,N’−テトラメチル−エチレンジアミン(1.05のg、9.00のmmol)溶液にアルゴン雰囲気下で−78℃においてtert−ブチルリチウム溶液(ヘキサン中1.48M、6.10mL、9.00mmol)を滴下して添加した。反応混合物を10分間にわたり−65℃で撹拌し、室温まで加温し、さらに4.5時間撹拌した。その後、反応溶液を−65℃まで冷却し、トリメチルスズクロリド溶液(テトラヒドロフラン中1M、9mL、9.00mmol)を添加し、混合物を一晩にわたり冷却浴中で室温まで加温し、水(40mL)に注ぎ、ヘキサン(3×30mL)で抽出した。組み合わせた有機相を飽和塩化アンモニウム溶液(2×30mL)、塩酸(1M、4×30mL)および水(30mL)で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させて、濾過した。減圧下での溶媒の除去により、無色粘性油状物として、粗製3−メトキシ−2,5−ビス−(トリメチルスタンナニル)チオフェン(1.18g、2.58mmol、86%)が得られ、これは次の反応ステップにおいてさらなる精製をせずに使用された。H NMR(CDCl):7.04ppm(s,1H),3.83(s,3H),0.35(s,9H),0.33(s,9H)。
2,5−ジブロモ−3−(3,3,3−トリフルオロプロポキシ)チオフェン(A5)

432mg(2.20mmol)の3−(3,3,3−トリフルオロプロポキシ)チオフェン(A18aに類似の合成)をアルゴン下で0℃において5mLの乾燥DMF中に溶解した。1.03g(5.72mmol)のNBSを少量に分けて添加し、混合物を1時間にわたり0℃で撹拌した。冷却浴を取り外したら、反応混合物を24時間にわたり室温で撹拌した。反応混合物を水と混合し、20mLのMTBEで2回抽出した。有機相を硫酸ナトリウム上で乾燥させた。溶媒をロータリーエバポレータ上で除去し、残渣を酢酸エチル/石油エーテル1/9中でシリカゲルを使用してクロマトグラフした。これにより、319mgのA5が得られた。EI−MS、m/z353.89[M]。H NMR(CDCl)ppm:6.77(s,1H),4.22(t,2H),2.61(m,2H)。
2,5−ジブロモ−3,4−ジメチルチオフェン(A6)

化合物A6は、Yasuyuki Kiya,Jay C.Henderson,Geoffrey R.Hutchison,Hector D.Abruna J.Mater.Chem.2007,17,4366−4376に従って調製された。
2,5ジブロモ−3−メチルチオフェン(A7)

A7は、商業的に入手可能である。
3−エチル−2,5−ビス(トリメチルスタンニル)チオフェン(A8)

10mLの乾燥n−ヘキサンおよび0.85mLのTMEDA(N,N,N,N−テトラメチルエチレンジアミン)中の224mg(2.00mmol)の3−エチルチオフェンの溶液に−78℃で5.0mL(8.00mmol)のn−ヘキサン中1.6M n−ブチルリチウムを滴下して添加した。10分間にわたり−78℃で撹拌した後、冷却浴を取り外し、反応混合物を20時間にわたりRTで撹拌した。懸濁液を−78℃まで再び冷却し、8.0mL(8.00mmol)のTHF(テトラヒドロフラン)中1.0Mトリメチルスタンニルクロリド溶液を滴下して添加した。反応混合物を−78℃において1時間、次いでRTで3時間撹拌した。50mLのn−ヘキサンの添加後、水によって加水分解が実行された。有機相を3回、50mLの水で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させた。溶媒を除去した後、残渣を減圧下で乾燥させた。粗製生成物(869mg、99%)は、さらなる精製ステップを行わずに次の段階で使用された。H NMR(CDCl):7.21ppm(s,1H),2.71(q,2H),1.24(t,3H),0.37(s,9H),0.35(s,9H)。
1,3−ジブロモ−4,5,6,7−テトラヒドロベンゾ[c]チオフェン(A9)
1,3−ビス(トリメチルシラニル)−4,5,6,7−テトラヒドロベンゾ[c]チオフェン
7.13g(28.5mmol)の1,8−ビス(トリメチルシラニル)オクタ−1,7−ジインおよび19.6g(68.4mmol)のチタン(IV)イソプロポキシドをアルゴン雰囲気下で−70℃において380mLのジエチルエーテルに溶解した。68.4mL(137mmol)の2Mイソプロピルマグネシウムクロリドのジエチルエーテル溶液を滴下して添加した。15分間にわたり−70℃で撹拌後、混合物を−50℃まで加温し、さらに3.5時間撹拌した。7.31g(228mmol)の硫黄を数回に分けて添加し、次いで反応混合物を16時間以内にRTまで加温した。1N HCl溶液(300mL)を添加し、水相をヘキサンで3回抽出した。組み合わせた有機相を飽和NaCO溶液および飽和NaCl溶液で洗浄した。それらをNaSO上で乾燥させて、濾過し、溶媒を減圧下で除去した。残渣をクロマトグラフィー(SiO、PE、Rf=0.74)によって精製し、5.20g(18.4mmol)の生成物(65%)が淡黄色油状物として得られた。H NMR(CDCl):2.80ppm(m,4H),1.76(m,4H),0.31(s,18H)。
1,3−ジブロモ−4,5,6,7−テトラヒドロベンゾ[c]チオフェン(A9)
4.35g(15.4mmol)の1,3−ビス(トリメチルシラニル)−4,5,6,7−テトラヒドロベンゾ[c]チオフェンをアルゴン雰囲気下で0℃において40mLのDMFに溶解した。6.09g(33.9mmol)のNBSが溶解された37mLのDMFを添加し、混合物を1時間にわたり0℃で撹拌した。混合物をRTまで加温し、さらに16時間撹拌した。反応混合物に200mLの水を添加し、これをMTBEで2回抽出した。組み合わせた有機相を2N NaOH溶液、5%LiCl溶液および飽和NaCl溶液で洗浄した。それらをNaSO上で乾燥させて、濾過し、溶媒を減圧下で除去した。残渣をクロマトグラフィー(SiO、PE、Rf=0.73)によって精製し、4.31gの生成物(79%)が淡黄色油状物として得られた。H NMR(CDCl):2.50ppm(m,4H),1.72(m,4H)。
1,3−ジブロモ−5,6−ジヒドロ−4H−シクロペンタ[c]チオフェン(A10)
1,3−ビス(トリメチルシラニル)−5,6−ジヒドロ−4H−シクロペンタ[c]チオフェン(A10a)
2.37g(10.0mmol)の1,7−ビス(トリメチルシラニル)ペンタ−1,6−ジインおよび6.91g(24.0mmol)のチタン(IV)イソプロポキシドをアルゴン雰囲気下で−70℃において130mLのジエチルエーテルに溶解した。24.0mL(48.0mmol)の2Mイソプロピルマグネシウムクロリドのジエチルエーテル溶液を滴下して添加した。15分間にわたり−70℃で撹拌後、混合物を−50℃まで加温し、さらに3.5時間撹拌した。2.57g(80.0mmol)の硫黄を数回に分けて添加し、次いで反応混合物を16時間以内にRTまで加温した。1N HCl溶液(105mL)を添加し、水相をヘキサンで3回抽出した。組み合わせた有機相を飽和NaCO溶液および飽和NaCl溶液で洗浄した。それらをNaSO上で乾燥させて、濾過し、溶媒を減圧下で除去した。粗製生成物をクロマトグラフィー(SiO、Rf=(PE)=0.63)によって精製し、2.38gの生成物(89%)が淡黄色油状物として得られた。H NMR(CDCl):2.69ppm(t,4H),2.43(m,2H),0.30(s,18H)。
1,3−ジブロモ−5,6−ジヒドロ−4H−シクロペンタ[c]チオフェン(A10)
2.38g(8.88mmol)の1,3−ビス(トリメチルシラニル)−5,6−ジヒドロ−4H−シクロペンタ[c]チオフェンをアルゴン雰囲気下で0℃において22mLのDMFに溶解した。3.19g(17.8mmol)のNBSが溶解された20mLのDMFを添加し、混合物を1時間にわたり0℃で撹拌した。それをRTまで加温し、さらに16時間撹拌した。反応混合物に50mLの水を添加し、これをMTBEで2回抽出した。組み合わせた有機相を5%LiCl溶液および飽和NaCl溶液で洗浄した。それらをNaSO上で乾燥させて、濾過し、溶媒を減圧下で除去した。残渣をクロマトグラフィー(SiO、PE、Rf=0.54)によって精製し、1.25gの生成物A10(50%)が無色油状物として得られた。H NMR(CDCl):2.62ppm(t,4H),2.37(m,2H)。
2,5ジブロモ−3,4−ビス(3,3,3−トリフルオロプロポキシ)チオフェン(A11)

2.75g(8.9mmol)の3,4−ビス(3,3,3−トリフルオロプロポキシ)チオフェン(A18aに類似の合成)を33mLの乾燥DMFに溶解し、0℃まで冷却した。3.21g(17.8mmol)のNBSを少量に分けて添加し、混合物を室温で一晩撹拌した。その後、反応混合物を100mLの冷水に添加した。水相を100mLのDCMで3回抽出した。有機相を100mLの飽和NaClで3回洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させた。溶媒をロータリーエバポレータ上で除去し、残渣をクロマトグラフィー(SiO、DCM/石油エーテル1/9)によって精製した。これにより、2.20gのA11が得られた。EI−MS、m/z465.82[M]。
2,5−ジブロモチオフェン(A12)

A12は、商業的に入手可能である。
3,4−ジメトキシ−2,5−ビス(トリメチルスタンナニル)チオフェン(A13)

10mLの乾燥n−ヘキサンおよび0.85mLのTMEDA中の288mg(2.00mmol)の3,4−ジメトキシチオフェンの溶液に−78℃で4.05mL(6.08mmol)のn−ペンタン中1.5M tert−ブチルリチウム溶液を滴下して添加した。混合物を−78℃において10分間にわたり室温でさらに3.5時間撹拌した。得られた懸濁液を−78℃まで再び冷却し、6.0mL(6.00mmol)のTHF中1.0Mトリメチルスタンニルクロリド溶液を滴下して添加した。反応混合物を−78℃において1時間、次いでRTでさらに16時間撹拌した。その後、50mLのn−ヘキサンを添加し、水によって加水分解が実行された。有機相を除去し、50mLの水で3回洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させた。溶媒を除去した後、残渣を減圧下で乾燥させた(681mg、72%)。H NMR(アセトン−d):3.77ppm(s,6H),0.34(s,18H)。
3,4−ジエチル−2,5−ビス(トリメチルスタンニル)チオフェン(A14)

10mLの乾燥n−ヘキサンおよび0.85mLのTMEDA中の280mg(2.00mmol)の3,4−ジメトキシチオフェンの溶液に−78℃で2.4mL(6.00mmol)のn−ヘキサン中2.5M n−ブチルリチウム溶液を滴下して添加した。混合物を−78℃において10分間、室温でさらに20時間撹拌した。得られた懸濁液を−78℃まで再び冷却し、6.0mL(6.00mmol)のTHF中1.0Mトリメチルスタンニルクロリド溶液を滴下して添加した。反応混合物を−78℃において1時間、次いでRTでさらに3時間撹拌した。その後、50mLのn−ヘキサンを添加し、水によって加水分解が実行された。有機相を除去し、50mLの水で3回洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させた。溶媒を除去した後、残渣を減圧下で乾燥させた(887mg、95%)。H NMR(CDCl):2.66ppm(q,4H),1.17(t,6H),0.36(s,18H)。
6,8−ジブロモ−3,3−ジフルオロ−3,4−ジヒドロ−2H−チエノ[3,4−b][1,4]ジオキセピン(A18)
3,3−ジフルオロ−3,4−ジヒドロ−2H−チエノ[3,4−b][1,4]ジオキセピン(A18a)
ソックスレー抽出器において、円筒濾過器にモレキュラーシーブ(4Å)を充填し、アルゴン雰囲気下で52mLのトルエン中の105mg(0.55mmol)のp−トルエンスルホン酸一水和物を1時間にわたり還流下で加熱した。混合物をRTまで冷却し、787mg(5.46mmol)の3,4−ジメトキシチオフェンおよび1.28g(10.9mmol)の2,2−ジフルオロプロパン−1,3−ジオールを添加し、混合物を還流下で16時間加熱した。水(50mL)を反応混合物に添加し、水相をトルエンで1回抽出した。組み合わせた有機相を飽和NaCl溶液で洗浄した。それらをNaSO上で乾燥させ、濾過し、溶媒を減圧下で除去した。粗製生成物は、シリカゲルを使用するクロマトグラフィーによって精製し、237mgの生成物(23%)が無色油状物として得られた。H NMR(CDCl):6.58ppm(s,2H),4.30(t,4H)。
6,8−ジブロモ−3,3−ジフルオロ−3,4−ジヒドロ−2H−チエノ[3,4−b][1,4]ジオキセピン(A18)
236mg(1.23mmol)の3,3−ジフルオロ−3,4−ジヒドロ−2H−チエノ[3,4−b][1,4]−ジオキセピンをアルゴン雰囲気下で0℃において15mLのDMFに溶解した。442mg(2.46mmol)のNBSを0℃において添加した。混合物をRTまで加温し、さらに16時間撹拌した。30mLの5%LiCl溶液を反応混合物に添加し、これをDCMで3回抽出した。組み合わせた有機相を5%LiCl溶液および飽和NaCl溶液で洗浄した。それらをNaSO上で乾燥させて、濾過し、溶媒を減圧下で除去した。残渣を、シリカゲルを使用するクロマトグラフィーによって精製し、300mgの生成物A18(70%)が無色油状物として得られた。H NMR(CDCl):4.38ppm(t,4H)。
6,8−ビス(トリメチルスタンニル)−3,4−ジヒドロ−2H−チエノ[3,4−b][1,4]ジオキセピン(A19)

10mLのn−ヘキサンおよび0.85mLのTMEDA中の312mg(2.00mmol)の3,4−ジヒドロ−2H−チエノ[3,4−b][1,4]ジオキセピンの溶液に−78℃で5.33mL(8.00mmol)のn−ペンタン中1.5M tert−ブチルリチウム溶液を滴下して添加した。混合物を−78℃において10分間、室温で3.5時間撹拌した。懸濁液を−78℃まで冷却し、8.0mL(8.00mmol)のTHF中1.0Mトリメチルスタンニルクロリド溶液を添加した。反応混合物を一晩にわたりRTにし、20mLのn−ヘキサンで希釈し、1N HCl溶液および水で洗浄した。有機相をNaSO上で乾燥させ、濾過し、溶媒を減圧下で蒸発除去した。残渣A19(548mg、57%)は、さらなる精製をせずに次の段階で使用した。H NMR(CDCl):3.99ppm(m,4H),2.15(m,2H),0.32(s,18H)。
1,4−ジブロモ−2,5−ジメトキシベンゼン(A20)

A20は、商業的に入手可能である。
1,3−ジブロモ−4,9−ジオキサ−2−チアシクロペンタ[b]ナフタレン(A21)

368mg(1,93mmol)の4,9−ジオキサ−2−チアシクロペンタ[b]ナフタレン(Roquet,J.Mater.Chem.2004,14,1396−1400)をアルゴン雰囲気下で0℃において10mLのDMFに溶解した。696mg(3.87mmol)のNBSを添加し、混合物を0℃において1時間攪拌した。混合物をRTまで加温し、さらに16時間撹拌した。この反応混合物に30mLの水を添加し、これをDCMで3回抽出した。組み合わせた有機相を飽和Na溶液および飽和NaCl溶液で洗浄した。それらをNa2S上で乾燥させて、濾過し、溶媒を減圧下で除去した。残渣をメタノールから再結晶し、523mgの生成物A21(78%)が無色固体として得られた。H NMR(CDCl):6.98−7.05ppm(m,4H)。
1,3−ジブロモ−5,6−ジヒドロ−4−オキサ−2,7−ジチアインデン(A22)

化合物A22は、化合物A24に従って合成された。
5,7−ジブロモ−2−トリフルオロメチル−2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b][1,4]ジオキシン(A23)
2−トリフルオロメチル−2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b][1,4]ジオキシン
ソックスレー抽出器において、円筒濾過器にモレキュラーシーブ(4Å)を充填し、アルゴン雰囲気下で36mLのトルエン中の74mg(0.39mmol)のp−トルエンスルホン酸一水和物を1時間にわたり還流下で加熱した。混合物をRTまで冷却し、555mg(3.85mmol)の3,4−ジメトキシチオフェンおよび1.00g(7.70mmol)の3,3,3−トリフルオロプロパン−1,2−ジオールを添加し、混合物を還流下で16時間加熱した。水(50mL)を反応混合物に添加し、水相をトルエンで1回抽出した。組み合わせた有機相を飽和NaCl溶液で洗浄した。それらをNaSO上で乾燥させ、濾過し、溶媒を減圧下で除去した。粗製生成物は、シリカゲルを使用するクロマトグラフィーによって精製し、322mgの生成物(40%)が無色固体として得られた。GC−MS(EI,75eV)m/z 209.9(M+,100%)。
5,7−ジブロモ−2−トリフルオロメチル−2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b][1,4]ジオキシン(A23)
322mg(1.53mmol)の2−トリフルオロメチル−2,3−ジヒドロ−チエノ[3,4−b]−[1,4]ジオキシンをアルゴン雰囲気下で−10℃において15mLのTHFに溶解した。597mg(3.32mmol)のNBSを添加し、混合物を−7℃において1時間攪拌した。それをRTまで加温し、さらに4時間撹拌した。この反応混合物に50mLの水を添加し、これをMTBEで3回抽出した。組み合わせた有機相を2M NaOH溶液および飽和NaCl溶液で洗浄した。それらをNaSO上で乾燥させて、濾過し、溶媒を減圧下で除去した。残渣を、シリカゲルを使用するクロマトグラフィーによって精製し、375mgの生成物A23(67%)が淡黄色固体として得られた。H NMR(アセトン−d):5.15−5.21ppm(m,1H),4.57−4.61(m,2H)。
5,7−ジブロモ−2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b][1,4]ジチイン(A24)

1.12g(6.41mmol)の2,3−ジヒドロ−チエノ[3,4−b][1,4]ジチイン(Wijsboom,Angew.Chem.Int.Ed.2009(48),30,5443-5447)をアルゴン雰囲気下で0℃において16mLのDMFに溶解した。2.36g(13.1mmol)のNBSを15mLのDMFに溶解し、0℃で滴下して添加した。混合物をRTまで加温し、さらに4時間攪拌した。反応混合物に100mLの5%LiCl溶液を添加し、これをMTBEで4回抽出した。組み合わせた有機相を5%LiCl溶液および飽和NaCl溶液で洗浄した。それらをNaSO上で乾燥させて、濾過し、溶媒を減圧下で除去した。残渣を、シリカゲルを使用するクロマトグラフィーによって精製し、1.80gの生成物A24(85%)が無色油状物として得られた。GC−MS(EI,75eV)m/z 331.8(M+,100%)。
2,7−ジブロモ−9−プロピル−9H−カルバゾール(A25)

乾燥ジメチルスルホキシド(25mL)中の水酸化カリウム(812mg、12.3mmol)の溶液に2,7−ジブロモ−9H−カルバゾール(2.5g、7.69mmol)を添加し、混合物を室温で15分間撹拌した。反応混合物に臭化プロピル(1.43g、11.5mmol)を添加し、これを室温で16時間撹拌し、次いで水(200mL)に注ぎ、ジエチルエーテル(3×100mL)で抽出した。組み合わせた有機相を硫酸ナトリウム上で乾燥させて、濾過し、溶媒を減圧下で除去した。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、石油エーテル)による精製により、無色結晶質固体として2,7−ジブロモ−9−プロピル−9H−カルバゾール(2.80g、7.63mmol、99%)が得られた。H NMR(CDCl):7.89ppm(2,2H),7.54(d,2H),7.34(dd,2H),4.17(t,2H),1.89(sext,2H),0.99(t,3H)。
4,8−ジブロモベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジフラン(A26)

A26は、文献(Bian,J.Material.Chem.A2015,3,1920)から既知の方法に従って合成された。
3−エチル−5,5−ビス(トリメチルスタンナニル)[2,2’]ビチオフェニル(A27)

化合物は、A19に従って調製された。H NMR(CDCl):7.14(d,1H),7.06(d,1H),6.95(s,1H),2.74(q,2H),1.19(t,3H),0.37(m,18H)。
2,7−ジブロモ−9,9−ジメチル−9H−フルオレン(A28)

化合物A28は、商業的に入手可能である。
2−ブロモ−3−メトキシチオフェン(A29)

A29の合成は、Canesi,Eleonora V.et al.,Journal of the American Chemical Society,134(46),19070−19083;2012の文献方法に従った。
2,7−ジブロモ−9−メチル−9H−カルバゾール(A30)

乾燥ジメチルスルホキシド(12mL)中の水酸化カリウム(317mg、4.80mmol)の初期装填溶液に2,7−ジブロモ−9H−カルバゾール(975mg、3.00mmol)を添加し、混合物を室温で15分間撹拌した。その後、ヨウ化メチル(426mg、0.456mL、3.00mmol)を滴下して添加し、混合物を室温でさらに16時間攪拌した。反応混合物を水(100mL)に注ぎ、ジエチルエーテル(3×50mL)で抽出した。組み合わせた有機相を硫酸ナトリウム上で乾燥させて、濾過し、溶媒を減圧下で除去した。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、石油エーテル)により、無色結晶質固体として2,7−ジブロモ−9−メチル−9H−カルバゾール(902mg、2.66mmol、89%)が得られた。H NMR(CDCl):7.89ppm(dd,2H),7.55(d,2H),7.35(dd,2H),3.79(s,3H)。
2,7−ジブロモ−9−エチル−9H−カルバゾール(A31)

乾燥ジメチルスルホキシド(11mL)中の水酸化カリウム(330mg、4.93mmol)の初期装填溶液に2,7−ジブロモ−9H−カルバゾール(1.00g、3.08mmol)を添加し、混合物を室温で15分間撹拌した。その後、臭化エチル(503mg、0.345mL、4.62mmol)を滴下して添加し、混合物を室温でさらに16時間攪拌した。反応混合物を水(80mL)に注ぎ、ジエチルエーテル(2×100mL)で抽出した。組み合わせた有機相を硫酸ナトリウム上で乾燥させて、濾過し、溶媒を減圧下で除去した。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、石油エーテル)により、無色結晶質固体として2,7−ジブロモ−9−エチル−9H−カルバゾール(890mg、2.52mmol、82%)が得られた。H NMR(CDCl):7.90ppm(d,2H),7.55(d,2H),7.35(dd,2H),4.28(q,2H),1.43(t,3H)。GC−MS(EI)m/z352.81(M+,100%)。
9−プロピル−2,7−ビス(トリメチルスタンナニル)−9H−カルバゾール(A32)

−78℃において、乾燥テトラヒドロフラン(50mL)中、アルゴン雰囲気下の2,7−ジブロモ−9−プロピル−9H−カルバゾール(1.00g、2.72mmol)の初期装填溶液に15分以内にtert−ブチル−リチウム(ペンタン中1.5M3.63mL)を滴下して添加し、混合物を−78℃でさらに1.5時間撹拌した。その後、トリメチルスタンニルクロリド(テトラヒドロフラン中1M、5.72mL)を反応混合物に添加し、これを一晩攪拌しながら冷却浴中で室温まで加温した。その後、反応混合物を水(200mL)に注ぎ、ジエチルエーテル(3×100mL)で抽出した。組み合わせた有機相を飽和NaCL溶液で洗浄し(3×100mL)、硫酸ナトリウム上で乾燥させて、濾過し、溶媒を減圧下で除去した。メタノール/エタノール(2:1)からの再結晶により、無色結晶質固体として9−プロピル−2,7−ビス(トリメチルスタンナニル)−9H−カルバゾール(780mg、1.46mmol、54%)が得られた。H NMR(アセトン−d):8.11ppm(dd,2H),7.72−7.73(m,2H),7.32(dd,2H),4.44(t,2H),1.87−1.97(m,2H),0.94(t,3H),0.35(s,18H)。
3,6−ジブロモ−9−プロピル−9H−カルバゾール(A33)

乾燥ジメチルスルホキシド(11mL)中の水酸化カリウム(315mg、4.77mmol)の初期装填溶液に3,6−ジブロモ−9H−カルバゾール(1.00g、2.98mmol)を添加し、混合物を室温で15分間撹拌した。その後、臭化エチル(503mg、0.345mL、4.62mmol)を滴下して添加し、混合物を室温でさらに16時間攪拌した。反応混合物を水(80mL)に注ぎ、ジエチルエーテル(2×100mL)で抽出した。組み合わせた有機相を硫酸ナトリウム上で乾燥させて、濾過し、溶媒を減圧下で除去した。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、石油エーテル)により、無色結晶質固体として2,7−ジブロモ−9−エチル−9H−カルバゾール(790mg、2.15mmol、72%)が得られた。H NMR(アセトン−d):8.37−8.39ppm(m,2H),7.58−7.60(m,4H),4.41(t,2H),1.90(m,2H),0.93(t,3H)。GC−MS(EI)m/z367.00(M+,83%)。
2,7−ジブロモ−9−イソブチル−9H−カルバゾール(A34)
A34の合成は、A31の合成と類似する。
1,5−ジブロモ−2,4−ジメトキシベンゼン(A35)

化合物A35は、商業的に入手可能である。
4,7−ジブロモベンゾ[1,2,5]トリアゾール(A37)

化合物A37は、商業的に入手可能である。
5,6−ジヒドロ−4H−シクロペンタ[c]チオフェン(A38a)

8.00g(29.8mmol)の1,3−ビス(トリメチルシラニル)−5,6−ジヒドロ−4H−シクロペンタ[c]チオフェン(A10a)をアルゴン雰囲気下で150mLのTHFに溶解した。89.4mL(89.4mmol、THF中1.0M)のテトラブチルアンモニウムフロリド溶液を添加し、混合物を3時間攪拌した。反応混合物に50mLの飽和NaCO溶液を添加し、これをn−ヘキサンで3回抽出した。組み合わせた有機相を飽和NaCO溶液、水および飽和NaCl溶液で洗浄した。それらをNaSO上で乾燥させて、濾過し、溶媒を減圧下で除去した。残渣を分別蒸留(7mbar、50℃〜55℃)によって精製し、2.89gの5,6−ジヒドロ−4H−シクロペンタ[c]チオフェン生成物(78%)が無色油状物として得られた。H NMR(CDCl):6.76ppm(s,2H),2.67(t,4H),2.37(m,2H)。
2−トリメチルスタンニル−5,6−ジヒドロ−4H−シクロペンタ[c]チオフェン(A38)
2.66g(21.4mmol)の5,6−ジヒドロ−4H−シクロペンタ[c]チオフェンを75mLのTHFに溶解し、−78℃まで冷却した。9.0mL(22.5mmol)のヘキサン中2.5M n−ブチルリチウム溶液を滴下して添加し、−78℃で2時間攪拌した。22.5mL(22.5mmol)のTHF中1.0Mトリメチルスタンニルクロリド溶液を添加し、混合物を一晩にわたり室温まで加温した。15mLの水を用いて加水分解を実行し、水相をn−ヘキサンで3回抽出した。組み合わせた有機相を飽和NaCl溶液で洗浄し、NaSO上で乾燥させた。濾過後、溶媒を減圧下で蒸留し、残渣を、さらなる精製を行わずに次の段階で使用した。これにより、黄色油状物として5.40gの生成物A38(88%)が得られた。H NMR(CDCl):7.04ppm(m,2H),2.63−2.72(m,4H),2.36−2.43(m,2H),0.34(s,9H)。
4,7−ジブロモ−1H−インドール(A39)

A39の合成は、文献方法:Dobbs,Adrian P.;Voyle,Martyn;Whittall,Neil,Synlett,1999,10,1594−1596による。
反応物2(B)の合成
末端アクセプター基は、例えば、既知の方法、例えば、ガッターマン(Gattermann)、ガッターマン−コッホ(Koch)、ホーベン(Houben)−ホッシュ(Hoesch)、ヴィルスマイヤー(Vilsmeier)/ヴィルスマイヤー−ハック(Haack)、フリーデル(Friedel)−クラフツ(Crafts)アシル化により、またはリチウム化後、酸誘導体またはカルボニル化試薬による反応により合成可能である。
さらなるアクセプター基は、反応物B4に関して示されるように、例えば、クネーフェナーゲル縮合により、上記のカルボニル官能基C(O)Rのトランス官能基化によって達成可能である。
アクセプター末端基は、例えば、BuLiおよびテトラシアノエチレンによって導入され得る(Cai et al,J.Phys.Chem.B2006,110,14590)。
あるいは、反応は、DMF中でBuLiを用いずに実行することもできる(Pappenfus et al,Org.Lett.2008,10,8,1553)。
B1、B5、B9およびB11の合成は、I.I.Popov,Z.N.Nazarova,A.P.Chumak,Chem.Heterocycl.Compd.,1978,14,(3),253−255の文献に従う。
50mmolの5−ブロモ−2−フルフラール(反応物1)を100mLの6%NaOH溶液中に懸濁させた。15mLの水中のカルボニル化合物(反応物2)を0℃において反応混合物に滴下して添加した。撹拌を0℃で1時間継続した。沈殿物を濾過し、水で洗浄し、乾燥させた。粗製生成物を、シリカゲルを使用するクロマトグラフィーによって精製した。
(E)−3−(5−ブロモフラン−2−イル)アリリデン]マロノニトリル(B2)

36.7mmolの(E)−3−(5−ブロモフラン−2−イル)プロペナールおよび44.0mmolのマロニトリルを50mLのエタノールに溶解した。3.7mmolのβ−アラニンをそれに添加し、反応混合物を室温で24時間撹拌した。沈殿した固体を沸騰するまで短時間で加熱し、次いで氷浴中で冷却した。結晶固体を濾過し、少量のエタノールで洗浄した。デシケーター中で乾燥後、3.49gの[(E)−3−(5−ブロモフラン−2−イル)アリリデン]−マロノニトリルB2(収率38%)を単離した。EI m/z:250[M],169,141,114。
(E)−3−(5−トリメチルスタンニルフラン−2−イル)プロペナール(B3)

82mLの無水THF中3.06g(29.9mmol)の1−メチルピペラジンの溶液にアルゴン雰囲気下で−78℃において12mL(30mmol)のn−ブチルリチウム溶液(ヘキサン中2.5M)を滴下して添加した。15分間撹拌後、3.15g(25.0mmol)のトランス−3−(2−フリル)−アクロレインを滴下して添加した。さらに15分間撹拌後、3.95g(33.7mmol)のN,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミンを滴下して添加した。15分間撹拌後、13.4mL(33.5mmol)のn−ブチルリチウム溶液(ヘキサン中2.5M)を滴下して添加した。反応混合物を−20℃において3時間撹拌し、次いで再び−78℃まで冷却した。この温度で29.9mL(29.9mmol)のTHF中トリメチルスズクロリドの1M溶液を添加し、次いで混合物をRTで16時間撹拌した。その後、100mLの水を添加し、有機相を除去し、水相をMTBEで3回抽出し、組み合わせた有機相をそれぞれ80mLの1M塩酸、飽和塩化アンモニウム溶液および食塩水で洗浄した。硫酸ナトリウム上で乾燥後、溶媒を蒸留し、残渣をクロマトグラフィー(SiO、石油エーテル/MTBE 5/1)によって精製した。収量5.52g(76%)。アセトン−d中でのH NMR(400MHz):0.38(s,9H),6.48(dd,1H),6.84(d,1H),6.97(d,1H),7.51(d,1H),9.63(d,1H)。
2−[(E)−3−(5−トリメチルスタンナニルフラン−2−イル)アリリデン]マロノニトリル(B4)
アルゴン雰囲気下で9.52g(33.4mmol)のB3および2.23g(33.4mmol)のマロニトリルを19mLのエタノールに溶解した。152mg(1.67mmol)のベータ−アラニンを添加し、混合物をRTで4時間撹拌した。その後、混合物を還流温度まで加熱し、攪拌しながら徐々に0℃まで冷却した。沈殿物を濾過し、2mLのエタノールで洗浄し、減圧下で乾燥させた:9.10g(82%)のオレンジ色結晶質固体。アセトン−d中でのH NMR(400MHz):0.41(s,9H),6.90(d,1H),7.07(m,2H),7.46(d,1H),8.01(d,1H)。
2−[(E)−3−(5−ブロモフラン−2−イル)−1−メチルアリリデン]マロノニトリル(B6)

1.61g(7.47mmol)の(E)−4−(5−ブロモフラン−2−イル)ブト−3−エン−2−オン(B5)および2.47g(37.4mmol)のマノニトリルをアルゴン雰囲気下で60mLの1,2−ジクロロエタンに溶解した。4.29g(14.9mmol)のチタン(IV)イソプロポキシドを添加し、反応混合物を20時間にわたり110℃まで加熱した。混合物をRTまで冷却し、100mLの1N HCl溶液を添加した。混合物をRTで1時間攪拌し、次いで相を分離して、水相をDCMで抽出した。組み合わせた有機相を1N HCl溶液および飽和NaHCO溶液で洗浄し、NaSO上で乾燥させ、濾過した。溶媒を減圧下で蒸留し、残渣は、クロマトグラフィー的にシリカゲルを使用した(RF(PE:DCM(1:2))=0.30)。これにより、オレンジ色固体として1.08gの生成物B6(55%)が得られた。H NMR(アセトン−d):7.46ppm(d,1H),7.17(d,1H),7.03(d,1H),6.76(d,1H),2.48(s,3H)。
5−トリメチルスタンニルフラン−2−カルボアルデヒド(B7)

160mLの無水THF中6.13g(60.0mmol)の1−メチルピペラジンの溶液にアルゴン雰囲気下で−78℃において22.4mL(56.0mmol)のn−ブチルリチウム溶液(ヘキサン中2.5M)を滴下して添加した。15分間撹拌後、4.85g(50.0mmol)の2−フラルデヒドを滴下して添加した。さらに15分間撹拌後、7.92g(67.5mmol)のN,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミンを滴下して添加した。15分間撹拌後、24.0mL(60.0mmol)のn−ブチルリチウム溶液(ヘキサン中2.5M)を滴下して添加した。反応混合物を−20℃において3時間撹拌し、次いで再び−78℃まで冷却した。この温度で60.0mL(60.0mmol)のTHF中トリメチルスズクロリドの1.0M溶液を添加し、次いで混合物をRTで16時間撹拌した。その後、100mLの水を添加し、有機相を除去し、水相をMTBEで3回抽出し、組み合わせた有機相をそれぞれ80mLの1M塩酸および飽和塩化ナトリウム溶液で洗浄した。硫酸ナトリウム上で乾燥後、溶媒を蒸留し、残渣をクロマトグラフィー(SiO、PE/MTBE 4/1)によって精製した。黄色油状物として8.69g(67%)が得られた。アセトン−dH NMR(400MHz):9.67ppm(s,1H),7.39(d,1H),6.90(d,1H),0.40(s,9H)。
(E)−4−(5−トリメチルスタンニルフラン−2−イル)−ブト−3−エン−2−オン(B8)

67mLのTHF中の8.69g(33.5mmol)の5−トリメチルスタンニルフラン−2−カルボアルデヒド(B7)の溶液にアルゴン雰囲気下で11.3g(35.2mmol)の1−(トリフェニルホスホラニリデン)−2−プロパノンを添加した。反応混合物を96時間にわたり50℃まで加熱した。溶媒を除去し、残渣をクロマトグラフィー(SiO、PE/EA 3/1)によって精製した。黄色油状物として9.14g(91%)が得られた。アセトン−dH NMR(400MHz):7.42ppm(d,1H),6.85(d,1H),6.80(d,1H),6.54(d,1H),2.28(s,3H),0.34(s,9H)。
2−[(E)−3−(5−ブロモフラン−2−イル)−2−メチルアリリデン]マロノニトリル(B10)

B10(B2として):収率81%、d−アセトン中H NMR,ppm:7.82(s,1H),7.13(s,1H),7.09(d,1H),6.81(d,1H),2.48(s,3H)。
2{2−[1−(5−ブロモフラン−2−イル)メタ−(E)−イリデン]−4,4,4−トリフルオロ−ブチリデン}マロノニトリル(B12)

B12の合成は、B2と類似の様式で実行される。収率58%、d−アセトン中H NMR,ppm:7.93(s,1H),7.47(s,1H),7.24(d,1H),6.87(d,1H),4.10(qa,2H)。
3−(5−ブロモフラン−2−イル)シクロヘキセ−2−エノン(B13)

25mLのジエチルエーテル中の2.00gの2,5−ジブロモフラン(8.85mmol)の溶液にアルゴン雰囲気下で−65℃において、撹拌しながら15分以内に5.53mLのn−ブチルリチウム(ヘキサン中1.6M)を滴下して添加した。さらに15分後、1.86gの3−エトキシ−2−シクロヘキセン−1−オン(13.3mmol)を添加し、混合物を一晩にわたりRTまで加温した。混合物を150mLの食塩水に添加し、3×100mLのジクロロメタンで抽出した。組み合わせた有機相を2M塩酸で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、溶媒を減圧下で除去した。カラムクロマトグラフィー(SiO、ジクロロメタン)による精製後、B13は、黄色結晶質固体として得られた(1.08g、4.48mmol、51%)。H NMR(CDCl):6.68ppm(d,1H),6.44−6.43(m,2H),2.60(td,2H),2.46(t,2H),2.14−2.07(m,2H)。
2−[3−(5−ブロモフラン−2−イル)シクロヘキセ−2−エニリデン]マロノニトリル(B14)
アルゴン雰囲気下で1.68gの酢酸アンモニウム(21.8mmol)をジクロロエタン中の1.74gのB13(7.14mmol)および1.42gのマロノニトリル(21.5mmol)の溶液に添加した。混合物を2時間還流し、次いで20mgの1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(0.178mmol)を添加し、次いで混合物をさらに16時間還流させた。反応混合物を100mLの水に添加し、3×50mLのジクロロメタンで抽出した。組み合わせた有機相を100mLの水で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、溶媒を減圧下で除去した。カラムクロマトグラフィー(SiO、ヘキサン)による精製後、B14は、オレンジ色結晶質固体として得られた(1.15g、3.98mmol、91%)。H NMR(CDCl):7.19ppm(s,1H),6.79(d,1H),6.49(d,1H),2.80(t,2H),2.64−2.61(m,2H),2.00−1.94(m,2H)。
3−(5−ブロモフラン−2−イル)−2−メチルシクロペント−2−エノン(B15)

45mLのジエチルエーテル中の3.46gの2,5−ジブロモフラン(15mmol)の溶液に、アルゴン雰囲気下で−65℃において、撹拌しながら30分以内に6.00mLのn−ブチルリチウム(ヘキサン中2.5M、15mmol)を滴下して添加した。さらに15分後、15mLのジエチルエーテル中に溶解した2.94gの3−エトキシ−2−メチル−2−シクロペンテン−1−オン(21.0mmol)を添加し、混合物を−65℃において1.5時間撹拌し、次いで一晩にわたりRTまで加温した。150mLのジクロロメタンの添加後、混合物を300mLの1M塩酸に添加した。有機相を除去し、水相を100mLのジクロロメタンで1回抽出した。組み合わせた有機相を2M塩酸(150mL)および水(100mL)で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、溶媒を減圧下で除去した。カラムクロマトグラフィー(SiO、ジクロロメタン/ヘキサン)による精製後、B15は、黄色結晶質固体として得られた(2.10g、8.71mmol、58%)。H NMR(CDCl):6.75ppm(d,1H),6.50(d,1H),2.86−2.82(m,2H),2.52−2.49(m,2H),2.02(t,3H)。
2−[3−(5−ブロモフラン−2−イル)−2−メチルシクロペント−2−エニリデン]マロノニトリル(B16)
1,2−ジクロロエタン中の1.30gの3−(5−ブロモフラン−2−イル)−2−メチルシクロペント−2−エノン(B15)(5.39mmol)および3.60gのマロノニトリル(53.9mmol)の溶液にアルゴン雰囲気下で3.09gのテトライソプロピルオルトチタネート(10.8mmol)を添加し、混合物を還流下で3日間攪拌した。反応混合物を塩酸(1M、200mL)に注ぎ、30分間強力に撹拌し、ジクロロメタン(3×100mL)で抽出した。組み合わせた有機相を水(100mL)で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、溶媒を減圧下で除去した。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン)による精製後、B16がオレンジ色結晶質固体として得られた(1.37mg、4.75mmol、88%)。H NMR(CDCl):6.82ppm(d,1H),6.55(d,1H),3.09−3.06(m,2H),3.00−2.96(m,2H),2.40(t,3H)。
2−(5−トリメチルスタンニルフラン−2−イルメチレン)マロノニトリル(B17)

B7から出発するB17の合成は、B4と類似している。
反応物C2の合成
単純なスティルカップリングのために必要とされる反応物は、すでに記載された通り、電子豊富のスタンニル化合物および電子不足のブロミドから調製することができる。同様に、この目的のための文献から既知の種々の異なる選択肢がある。反応物C1の調製は、スティルカップリング反応を使用して達成された。N−ヨードスクシンイミドにより、C1をC2への新規スティルカップリング反応のための出発点として変換することが可能であった。
2−[5−(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b][1,4]ジオキシン−5−イル)フラン−2−イルメチレン]−マロノニトリル(C1)

1.49g(4mmol)の(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b][1,4]ジオキシン−5−イル)−トリメチルスタンナンおよび0.89g(4mmol)のC4を20mLの乾燥トルエン中に溶解し、反応混合物を脱気した。その後、140mg(0.12mmol)のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)を添加し、反応混合物を一晩にわたり沸騰するまで加熱した。反応混合物を室温に戻し、300mLのジクロロメタンを添加した。有機相を除去し、飽和NaCl溶液で3回洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させた。溶媒をロータリーエバポレータ上で除去した。残渣を、石油エーテル/DCM=1/3(Rf0.1)中、シリカゲルを使用してクロマトグラフした。これにより、982mgのC1が得られた。H NMR(CDCl)ppm:7.18(s,2H),6.81(d,1H),6.47(d,1H),4.30(m,2H),4.21(m,2H)。
2−[5−(7−ヨード−2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b][1,4]ジオキシン−5−イル)フラン−2−イルメチレン]マロノニトリル(C2)

301mg(1.06mmol)のC1を6mLの乾燥DMFに溶解し、アルゴン下で0℃まで冷却した。241mg(1.06mmol)のN−ヨードスクシンイミドを数回に分けて添加し、次いで室温で一晩攪拌した。反応混合物に氷水を添加し、これを撹拌しながら室温に戻した。50mLのジクロロメタンで水性混合物を3回抽出した。有機相を50mLの飽和NaCl溶液で2回および50mLの5%LiCl溶液で1回洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させた。溶媒をロータリーエバポレータ上で除去し、残渣を、ジクロロメタン(Rf0.58)を用いて、シリカゲルを使用してクロマトグラフした。これにより、413mgのC2が得られた。H NMR(CDCl)ppm:7.35(s,1H),6.55(d,2H),4.32(m,4H)。
2−(5−ブロモチオフェン−2−イルメチレン)マロノニトリル(C3)
2−(5−ブロモフラン−2−イルメチレン)マロノニトリル(C4)

化合物C3およびC4は、文献(Qi et al.,J.Mat.Chem.2008,18,1131)に記載の合成に従って調製した。
2−[5−(5,6−ジヒドロ−4H−シクロペンタ[c]チオフェン−1−イル)フラン−2−イルメチレン]−マロノニトリル(C5)

2.10g(7.32mmol)の2−トリメチルスタンニル−5,6−ジヒドロ−4H−シクロペンタ[c]チオフェン(A38)および1.63g(7.32mmol)の2−[(5−ブロモフラン−2−イル)メチレン]マロノニトリル(C4)を28mLの1,4−ジオキサンに溶解した。37mg(73μmol)のビス(トリ−tert−ブチルホスフィン)パラジウム(0)を添加し、反応混合物を16時間にわたり80℃まで加熱した。それを室温まで冷却後、反応混合物に水を添加し、酢酸エチルで3回抽出した。組み合わせた有機相を水および飽和NaCl溶液で洗浄した。それらをNaSO上で乾燥させ、濾過し、溶媒を減圧下で除去した。残渣をクロマトグラフィー(SiO、Rf(Hex:DCM(1:1))=0.19)によって精製し、1.50gの生成物C5(68%)が得られ、赤色固体であった。H NMR(アセトン−d):7.91ppm(s,1H),7.54(d,1H),7.19(1s,1H),6.91(d,1H),2.97(t,2H),2.72(t,2H),2.44−2.51(m,2H)。
2−[5−(3−ブロモ−5,6−ジヒドロ−4H−シクロペンタ[c]チオフェン−1−イル)フラン−2−イルメチレン]−マロノニトリル(C6)
266mg(1.00mmol)の2−[5−(5,6−ジヒドロ−4H−シクロペンタ[c]チオフェン−1−イル)フラン−2−イルメチレン]−マロノニトリル(C5)をアルゴン雰囲気下で0℃において10mLのTHFに溶解した。178mg(1.00mmol)のNBSを数回に分けて添加し、混合物を15分間にわたり0℃において撹拌した。混合物をRTまで加温し、さらに16時間撹拌した。反応混合物を0℃まで冷却し、沈殿物を濾過した。沈殿物を減圧下で乾燥させ、244mgの生成物C6(71%)が赤色固体として得られた。H NMR(アセトン−d):7.97ppm(s,1H),7.54(d,1H),6.91(d,1H),3.05(t,2H),2.65(t,2H),2.47−2.55(m,2H)。
C7およびC8の合成

C7およびC8の合成は、C5およびC6と類似した。
本発明の化合物の特性
本発明の化合物のいくつかの具体的な実施例およびその光学特性を以下に示す。
DSCは、示差走査熱量測定(動的示差熱量測定)を表す。
光学特性は、それぞれの場合に実験的に決定された。nmでの吸収極大λmaxは、光度計の補助により、キュベット中の希釈溶液(他に記載されない限り、塩化メチレン)によって確認された。記載された全ての化合物に対して測定された吸収極大は、400〜600nmであり、したがって太陽スペクトルのエネルギー最大値と特に有利に重なる。
半値全幅(FWHM)などのさらなる光学特性は、有機化合物のフィルム上で直接決定された。この目的のため、10−6〜10−7mbarにおける真空昇華により、本発明のそれぞれの化合物の厚さ30nmのフィルムが製造された。水晶発振器モニターによって層の厚さが決定された。
本発明の化合物は、半値全幅に関して達成される高い値に反映される、広域スペクトルの可視光における特に高い吸収を特徴とする。したがって、本発明の化合物は、高い割合の短波可視太陽光を含んでなる比較的広いスペクトル域における光子の吸収、電気エネルギーへのその変換を可能にする。
本発明は、一連の図面を参照にして以下にさらに説明される。
図1は、電子ボルトにおける標準化された吸収スペクトルを比較する(上記のように、減圧下で蒸着された30nmのフィルムにおいて測定される)。2つの比較材料との化合物23の比較が示される。
この測定は、電子ボルトでの入射光のエネルギーに対してプロットされた吸収を比較する。特に高い半値幅は、短波スペクトル領域において観察することができる。特に2.5eV以上のエネルギーの領域において、すなわち500nmまたはより短い波長に関して、化合物23は、比較材料よりはるかに高い吸収を示す。一般に、本発明の化合物は、特に400〜600nmの範囲において、はるかにより良好な吸収特性を示す。これにより、高い割合で短波光子を利用する光電流を生成することが可能となる。これらの光子は、対照的に、従来の有機化合物では多くの場合に不十分にのみ利用される。
図2は、本発明の化合物3、5、30、31の吸収スペクトルを示す。
吸収スペクトルは、上記で明示されるように製造されかつ分析された、30nmの厚さを有する化合物のフィルムにおいて再び得られた。したがって、この図は、中央の共役D〜Dブロックの構造単位の選択が異なる本発明の化合物を比較する。このスペクトルは、ナノメーターでの波長に対してプロットされた吸収を示す。驚くべきことに、全ての指定された化合物3、5、30および31は、異なる種類の中央の共役ブロックにもかかわらず、短波長の領域でさえ良好な吸収を有する非常に広範囲の吸収スペクトルを示す。同時に、異なる中央の共役ブロックの利用により、吸収スペクトルにおける微調整を達成することが可能である。
図3は、(化合物4の30nmのフィルムにおいて測定された;PL:光ルネッセンス)化合物4の吸収スペクトルを示す。
図4は、化合物4を含んでなる有機太陽電池の形態の光活性有機電子部品を使用して得られた電流−電圧曲線(j−V)を示す。測定は、マスクなしで行なわれた。
光活性有機電子部品における測定は、ここでおよび以下(図6および8を参照されたい)、BHJ電池と呼ばれるものを用いて実行された。それぞれの電池は、ITOの透明トップコンタクトが適用されているガラス基体を有する(ITO=酸化インジウムスズ)。この電池は、さらにそれぞれの場合において、バックミンスターフラーレン(buckminsterfullerene)(C60)を含んでなる層および本発明のそれぞれの化合物とC60との混合層、ならびにまたp−ドープ正孔輸送層を有する。逆コンタクトは、蒸着によって適用された金層からなる。
図4は、上記のBHJ電池における化合物4の電流−電圧曲線を示す。特定の場合、BHJ電池は、ITO層上において、約15nmの厚さを有するC60の層を有する。化合物4は、30nmの厚さでC60と一緒にこの層に適用される。この層は、次に、約10nmの厚さを有するBPAPFの層が続く。前記層上において、30nmの厚さを有するBPAPFおよびNDP9(商業的に入手可能なp−ドーパント、Novaled AG)を含んでなるさらなる層がある。この層中のBPAPFの割合は、全層に基づいて90重量パーセントである。この層は、厚さ1nmのNDP9を含んでなるさらなる層が続き、次いで厚さ50nmの金層が続く。
このグラフは、化合物4およびC60の混合層の厚さが異なる(20および30nm)2つの電流−電圧曲線を示す。電流−電圧曲線は、本発明の有機太陽電池を特徴付ける最も重要な指数を含有する。最も重要な指数は、ここで、曲線因子FF(最大性能点における太陽電池の最大出力と、開路電圧Uocおよび短絡電流jscの積との商)である。
電流−電圧曲線および得られた指数は、化合物4の実施例を使用して、本発明の化合物が有機太陽電池での使用に適切であることを実証する。
図5は、(化合物5の30nmのフィルムにおいて測定された)化合物5の吸収スペクトルを示す。
図6は、(図3に関して)上記の一般用語においてすでに説明されたBHJ電池において測定された化合物5の2つの電流−電圧曲線を示す(3:2の混合比および50℃の基体温度で製造された、C60との混合層の層厚さ:20および30nm)。特定の層配列は次の通りである。ITO/C60(15nm)/化合物5:C60(20/30nm、3:2)/BPAPF(10nm)/BPAPF:NDP9(30nm、10重量%)/NDP(1nm)Au(50nm)
図7は、(化合物24の30nmのフィルムにおいて測定された)化合物24の吸収スペクトルを示す。
図8:(図3に関して)上記の一般用語においてすでに説明されたBHJ電池において測定された化合物24の電流−電圧曲線、化合物24およびC60の混合層の層厚さは、それぞれ20および30nm、1:1の混合比および基体温度70℃で製造された。特定の層配列は次の通りである:ITO/C60(15nm)/化合物24(20/30nm、1:1)/BPAPF(5nm)/BPAPF:NDP9(45nm、10.1重量%)/NDP9(1nm)Au(50nm)。
図1、2、3、5および7において調査された化合物の吸収特性、ならびに図4、6および8における有機太陽電池において測定された電流−電圧プロフィールの両方は、本発明の化合物が有機太陽電池および他の光活性有機電子部品における使用のために適切であり、かつ良好な効率を可能にすることを実証する。
表6は、本発明の化合物およびさらなる比較材料のいくつかの光学特性をさらに要約する。これらの比較材料は、比較材料3〜6である。
比較材料は、構造に関して本発明の化合物23および8に類似している。
表6は、類似の構造を有する一連の比較材料に対して、本発明の化合物(化合物23および化合物8)の光学密度(ODmax、OD積分および対応する半値全幅FWHM)を比較する。光学密度は、吸収強度の測度である。
示された化合物の中で、化合物23および化合物8は最良の光学的特性を有する。より特に、所与の条件下の最も高い半値全幅は、OD積分に関する最大値と同様に、これらの化合物に関して得られた。これは、可視スペクトル全体から光子の特に良好な利用を示す。
本発明の化合物が、それぞれ硫黄ではなく酸素を有する外部5員環を有するという点で化合物23は比較材料5と異なり、また化合物8も比較材料6と異なる。したがって、観察されたより良好な光学特性は、構造的な差異に起因する。したがって、例えば、フランは、チオフェン環よりも外部5員環としてより適切である。この事実は、文献から既知の比較材料7との本発明の化合物8の比較からも明白である。これらの材料は、両方とも、異なるアクセプター単位により、フランに対するチオフェンの交換によって異なるが、化合物8のみが同時に強くかつ広範囲の吸収を有し、それによって優位により高い吸収積分がもたらされ、それに対して、チオフェン環のみを含有するが、同時に開鎖アクセプター基を含有する比較材料6の場合、吸収積分がわずかにより高いのみである。したがって、この作用は、再びフラン環の有利な存在に起因する可能性がある。
本発明の発明者らは、前記作用が、少なくとも2つのC=C二重結合を有する前記5員環における電子求引性基をさらに必要とすることをさらに見出した。これは、例えば、比較材料3および比較材料4の比較から明白である。後者は、5員環としてフラン環を有するが、それは光学特性の改善を示さない。これは、比較材料4において、フラン単位と共役する単一のC=C二重結合を有するフラン環に存在する1つのみのアクセプター基が存在するという事実に起因する。それとは対照的に、改善された吸収特性は、常に少なくとも2つのC=C二重結合を有する電子求引性基Aとの構造単位

の組み合わせた存在を必要とする。
本発明は、実施例を参照する説明によって限定されない。代わりに、本発明は、この特徴またはこの組合せ自体が請求項または実施例において明示されない場合でも、特に請求項における全ての特徴の組合せを含む全ての新規の特徴および全ての特徴の組合せを含む。

Claims (27)

  1. 一般式(I):

    (式中、
    − Y、Y’、ZおよびZ’は、それぞれ独立して、NまたはCRから選択され、
    − Xは、O、S、Se、Si(R)、P(R)、P(O)Rから選択され、
    − 前記R〜R基は、それぞれ独立して、次の基:H、ハロゲン、CN、NR(ここで、RおよびRは、それぞれ独立して、基:H、および環式または開鎖C〜C20−アルキル(ここで、個々の炭素原子は、ヘテロ原子によって置換されていてもよく、前記アルキル基中の水素原子は、置換されていてもよい)の群から選択される)、
    − 環式または開鎖C〜C20−アルキル(ここで、個々の炭素原子は、ヘテロ原子によって置換されていてもよい)、
    − 環式または開鎖C〜C20−O−アルキル、
    − 環式または開鎖C〜C20−S−アルキル、
    − 環式または開鎖C〜C20−アルケニル、
    − 環式または開鎖C〜C20−O−アルケニル、
    − 環式または開鎖C〜C20−S−アルケニル、
    − 環式または開鎖C〜C20−アルキニル、
    − アリール、
    − ヘテロアリール
    の群から選択され、
    − 前記アルキル、O−アルキル、S−アルキル、アルケニル、O−アルケニル、S−アルケニル、アルキニル、アリールおよびヘテロアリール基中の水素原子は、それぞれ独立して置換されていてもよく、
    − Aは、少なくとも1つのC=C二重結合を有する電子求引性基であり、
    − Aは、少なくとも2つの共役C=C二重結合を有する電子求引性基であり、
    − 前記共役D、DおよびDブロックは、それぞれ独立して、次の構造単位:

    の群から選択され、
    − 前記係数oおよびqは、それぞれ独立して、0および1の値を取り、かつ前記係数pは、0、1、2、3、4および5の値を取り、ただし、前記係数o、pおよびqの少なくとも1つは、0ではないことを条件とし、
    − Y’’は、NまたはCRから選択され、
    − Z’’は、NまたはCRから選択され、
    − X’’は、O、S、Se、Si(R)、P(R)、P(O)Rから選択され、
    − Vは、O、S、SeまたはNRから選択され、
    − V’は、O、S、SeまたはNRから選択され、
    − Xは、NR、CRから選択され、
    − W〜Wは、独立して、N、CRから選択され、
    − 前記R〜R基および前記R15〜R34基は、それぞれ独立して、R〜Rとしての前記基の群から選択され、
    − 前記RおよびR基は、環構造の形態で互いに連結されていてもよく、アリール基は、前記環構造に縮合されていてもよく、前記環構造に縮合される任意のアリール基は、置換されていてもよい)の化合物。
  2. 前記3つの係数o、pおよびqの正確に1つは、1であり、一方、2つの他の係数は、0である、請求項1に記載の化合物。
  3. − Aは、次の基:

    の群から選択され、
    − Aに関して、前記3つの基のそれぞれにおいて、E異性体またはZ異性体のいずれかは、それぞれ独立して、それぞれの場合にそれぞれのC=C二重結合のために存在し得、
    − Aは、次の基:

    の群から選択され、
    − Aに関して、前記3つの基のそれぞれにおいて、E異性体またはZ異性体のいずれかは、それぞれ独立して、それぞれの場合にそれぞれのC=C二重結合のために存在し得、
    − m、lおよびnは、それぞれ独立して、0または1であり、
    − R〜R10ならびにR5*およびR6*基は、前記AおよびA基に関して、それぞれ独立して、次の基:H、ハロゲン、CN、環式または開鎖C〜C20−アルキル、環式または開鎖C〜C20−アルケニル、環式または開鎖C〜C20−O−アルキル、アリール、ヘテロアリールの群から選択され、ここで、前記アルキル、アルケニル、O−アルキル、アリールおよびヘテロアリール基中の水素原子は、それぞれ独立して置換されていてもよく、
    それぞれの場合において、独立して、次の基の対:RおよびR、RおよびR、RおよびR、RおよびR5*、RおよびR、RおよびR、RおよびR10、R6*およびRが一緒になって環が形成されることが可能であり、
    − ただし、Aに関して、前記R5*、R、R、R、RおよびR基の正確に1つは、結合
    を表し、それにより、Aは、前記一般式(I)の前記化合物の構造要素

    に結合されることを条件とし、かつAに関して、前記R6*、R、R、R、RおよびR10基の正確に1つは、結合

    を表し、それにより、Aは、前記一般式(I)の前記化合物の構造要素

    に結合されることを条件とし、
    − 前記AおよびA基に関するR11およびR12は、それぞれ独立して、基:H、CN、COOR(ここで、Rは、基:H、および環式または開鎖C〜C20−アルキル(ここで、前記アルキル中の水素原子は、フッ素原子によって置換されていてもよく、ただし、R11およびR12は、両方ともHであることはできないことを条件とする)の群から選択される)の群から選択され、
    − 前記R13およびR14基は、独立して、RおよびRと同一の基の群から選択され、
    − U、U、およびT〜Tは、それぞれ独立して、O、S、およびC(CN)からなる群から選択され、
    − QおよびQは、それぞれ独立して、OおよびSからなる群から選択される、請求項1または2に記載の化合物。
  4. に関して、前記R5*基は、結合
    を表し、それにより、Aは、前記一般式(I)の前記化合物の構造要素

    に結合され、それにより、Aは、次の基:

    の群から選択され、
    − Aに関して、前記3つの基のそれぞれにおいて、E異性体またはZ異性体のいずれかは、それぞれ独立して、それぞれの場合にそれぞれのC=C二重結合のために存在し得、
    − Aに関して、R6*は、結合

    を表し、それにより、Aは、前記一般式(I)の前記化合物の構造要素

    に結合され、それにより、Aは、次の基:

    の群から選択され、
    − Aに関して、前記3つの基のそれぞれにおいて、E異性体またはZ異性体のいずれかは、それぞれ独立して、それぞれの場合にそれぞれのC=C二重結合のために存在し得る、請求項3に記載の化合物。
  5. 前記R11およびR12基は、それぞれCNである、請求項3または4に記載の化合物。
  6. 前記R〜R10ならびにR5*およびR6*基は、それぞれ独立して、次の基:H、F、直鎖または分枝鎖C〜C−アルキル(ここで、前記アルキル中の水素は、それぞれ独立して、フッ素原子によって置換されていてもよい)の群から選択される、請求項3〜5のいずれか一項に記載の化合物。
  7. は、次の基:

    の群から選択される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の化合物。
  8. は、次の基:

    の群から選択される、請求項1〜7のいずれか一項に記載の化合物。
  9. X=酸素である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の化合物。
  10. X=酸素、m=n=0、o=q=0であり、かつpは、1、2、3、4および5から選択され、前記化合物は、一般式:

    を有する、請求項1〜9のいずれか一項に記載の化合物。
  11. − Y、Y’、ZおよびZ’は、それぞれ独立して、NまたはCRから選択され、
    − Rは、次の基:H、F、C〜C−アルキル、C〜C−O−アルキル、C〜C−S−アルキル、C〜C−アルケニル、C〜C−O−アルケニル、C〜C−S−アルケニル、C〜C−アルキニル、フェニルの群から選択され、ここで、前記アルキル、O−アルキル、S−アルキル、アルケニル、O−アルケニル、S−アルケニル、アルキニルおよびフェニル基中の水素原子は、それぞれ独立して、置換されていてよい、請求項1〜10のいずれか一項に記載の化合物。
  12. Y、Y’、Z、Z’は、それぞれ独立して、N、CH、C−F、C−CH、C−CF、C−C、C−C、C−OCH、C−OC、C−SCH、C−SCから選択される、請求項1〜11のいずれか一項に記載の化合物。
  13. Y、Y’、Z、Z’は、それぞれCHである、請求項1〜12のいずれか一項に記載の化合物。
  14. 前記共役D〜Dブロックの少なくとも1つは、前記化合物中に存在し、かつ一般式

    を有する、請求項1〜13のいずれか一項に記載の化合物。
  15. 前記共役D〜Dブロックの少なくとも1つは、前記化合物中に存在し、かつ一般式

    (式中、
    − 前記RおよびR基は、独立して、次の基:H、F、C〜C−アルキル(ここで、個々の炭素原子は、ヘテロ原子によって置換されていてもよい)、C〜C−O−アルキル、C〜C−S−アルキルの群から選択され、ここで、前記アルキル、O−アルキルおよびS−アルキル中の水素原子は、それぞれ独立して、フッ素原子によって置換されていてもよく、
    − 前記RおよびR基は、環構造の形態で互いに連結され得、アリール基は、前記環構造に縮合されていてもよい)を有する、請求項1〜14のいずれか一項に記載の化合物。
  16. X’’=Sである、請求項1〜15のいずれか一項に記載の化合物。
  17. 一般式:

    を有する、請求項16に記載の化合物。
  18. 前記共役D〜Dブロックの少なくとも1つは、前記化合物中に存在し、かつ一般式

    (式中、
    − R17およびR18は、それぞれ独立して、次の基:H、F、C1〜C−アルキル、C〜C−O−アルキル、C〜C−S−アルキルの群から選択され、ここで、前記アルキル、O−アルキルおよびS−アルキル基中の水素原子は、それぞれ独立して、フッ素原子によって置換されていてもよい)を有する、請求項1〜17のいずれか一項に記載の化合物。
  19. 前記共役D〜Dブロックの少なくとも1つは、前記化合物中に存在し、かつ一般式

    (式中、
    − Xは、NR、CRから選択され、
    − RおよびRは、それぞれ独立して、基:H、開鎖C〜C−アルキル、C〜C12−アリール、C〜C12−ヘテロアリールの群から選択され、ここで、前記開鎖C〜C−アルキル中の水素原子は、フッ素原子によって少なくとも部分的に置換されていてもよく、前記C〜C12−アリールおよび前記C〜C12−ヘテロアリール中の水素原子は、少なくとも部分的に置換されていてもよく、
    − R27〜R32は、それぞれ独立して、次の基:H、F、C〜C−アルキル、C〜C−O−アルキル、C〜C−S−アルキルの群から選択され、ここで、前記アルキル、O−アルキルおよびS−アルキル基中の水素原子は、それぞれ独立して、フッ素原子によって置換されていてもよい)を有する、請求項1〜18のいずれか一項に記載の化合物。
  20. 前記共役D〜Dブロックの少なくとも1つは、前記化合物中に存在し、かつ一般式

    (式中、
    − W〜Wは、独立して、NおよびCRから選択され、
    − Rは、次の基:H、F、C〜C−アルキル、C〜C−O−アルキル、C〜C−S−アルキルの群から選択され、ここで、前記アルキル、O−アルキルおよびS−アルキル基中の水素原子は、それぞれ独立して、フッ素原子によって置換されていてもよい)を有する、請求項1〜19のいずれか一項に記載の化合物。
  21. 前記共役D〜Dブロックの少なくとも1つは、前記化合物中に存在し、かつ一般式

    (式中、
    − R33〜R34は、それぞれ独立して、次の基:H、F、C〜C−アルキル、C〜C−O−アルキル、C〜C−S−アルキルの群から選択され、ここで、前記アルキル、O−アルキルおよびS−アルキル基中の水素原子は、それぞれ独立して、フッ素原子によって置換されていてもよく、
    − Y’’は、NまたはCRから選択され、
    − Z’’は、NまたはCRから選択され、
    − V’は、O、S、SeまたはNRから選択され、
    − RおよびRは、前記R〜R基の1つとして選択され、
    − Rは、基:H、開鎖C〜C−アルキル、C〜C12−アリール、C〜C12ヘテロアリールの群から選択され、ここで、前記開鎖C〜C−アルキル中の水素原子は、フッ素原子によって少なくとも部分的に置換されていてもよく、前記C〜C12−アリールおよび前記C〜C12ヘテロアリール中の水素原子は、少なくとも部分的に置換されていてもよい)を有する、請求項1〜20のいずれか一項に記載の化合物。
  22. 前記共役D〜Dブロックは、独立して、次の構造単位:




    の群から選択される、請求項1〜21のいずれか一項に記載の化合物。
  23. 光活性有機電子部品における、請求項1〜22のいずれか一項に記載の1種以上の化合物の使用。
  24. 前記部品は、有機太陽電池である、請求項23に記載の使用。
  25. 請求項1〜22のいずれか一項に記載の化合物を含んでなる光活性有機電子部品。
  26. 次の一般式

    (式中、
    − Y、ZおよびAは、請求項1〜25のいずれかにおいて定義される通りであり、Mは、次の官能基:
    − SnR 、−B(OR、−Zn−Hal、−Mg−Hal
    の1つから選択され、
    − Rは、C〜C10−アルキルであり、前記Hal基は、ハロゲンである)を有する、請求項1〜22のいずれか一項に記載の化合物の調製のための化合物。
  27. 請求項1〜22のいずれか一項に記載の化合物を調製するためのプロセスであって、プロセスステップとして、カップリング反応であって、
    − 請求項26に記載の化合物は、次の一般式

    (式中、A、Y’、Z’、X、D〜Dならびにo、pおよびqは、請求項1〜26のいずれかにおいて定義される通りに定義され、前記Hal基は、ハロゲンである)のさらなる化合物と反応するか、または
    − 2当量の、請求項26に記載の化合物は、次の一般式

    (式中、D〜D、o、pおよびqは、請求項1〜26のいずれかにおいて定義される通りであり、前記Hal基は、ハロゲンである)のさらなる化合物と反応される、カップリング反応を含んでなる、プロセス。
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