JP2019521997A - ヘテロ環化合物およびこれを含む有機電子素子 - Google Patents
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Abstract
Description
[化学式1]
X1〜X6は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、CRR'、NR、O、SiRR'、PR、S、GeRR'、Se、またはTeであり、
R1〜R8、RおよびR'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ヒドロキシ基;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のアルコキシ基であり、
m1およびm2は、それぞれ0または1であり、
Qは、下記化学式A〜Cのうちのいずれか1つで表される構造であり、
[化学式A]
X、X'、X"およびX"'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、SまたはSeであり、
Y1は、CR"R"'またはNR"であり、
G1〜G6、R"およびR"'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ヒドロキシ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
Q1およびQ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の環であり、
g3およびg4は、それぞれ1〜3の整数であり、
n1およびn2は、それぞれ1〜5の整数であり、
g3、g4、n1およびn2がそれぞれ2以上の場合、2以上の括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
[化学式1−1]
X1〜X4、R1〜R8、m1およびm2の定義は、前記化学式1で定義したものと同じであり、
Q1、X、X'、n1、G1およびG2の定義は、前記化学式Aで定義したものと同じであり、
Y1、G3、G4、g3およびg4の定義は、前記化学式Bで定義したものと同じであり、
Q2、X"、X"'、n2、G5およびG6の定義は、前記化学式Cで定義したものと同じである。
X、X'、G1およびG2の定義は、前記化学式Aで定義したものと同じであり、
X11〜X14は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、SまたはSeであり、
G101〜G115は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ヒドロキシ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
g105、g110およびg111は、それぞれ1または2であり、
g105、g110およびg111がそれぞれ2の場合、2個の括弧内の構造は、互いに同一または異なる。
G3、G4、g3およびg4の定義は、前記化学式Bで定義したものと同じであり、
R"およびR"'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ヒドロキシ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基である。
X"、X"'、G5およびG6の定義は、前記化学式Cで定義したものと同じであり、
G116〜G123は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ヒドロキシ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
g116およびg117は、それぞれ1または2であり、
g116およびg117がそれぞれ2の場合、2個の括弧内の構造は、互いに同一または異なる。
X1〜X4およびR1〜R8の定義は、前記化学式1で定義したものと同じであり、
X、X'、G1およびG2の定義は、前記化学式Aで定義したものと同じであり、
G3、G4、g3およびg4の定義は、前記化学式Bで定義したものと同じであり、
X"、X"'、G5およびG6の定義は、前記化学式Cで定義したものと同じであり、
X11〜X14は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、SまたはSeであり、
G101〜G123、R"およびR"'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ヒドロキシ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
g105、g110、g111、g116およびg117は、それぞれ1または2であり、
g105、g110、g111、g116およびg117がそれぞれ2の場合、2個の括弧内の構造は、互いに同一または異なる。
R5〜R8は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のアルコキシ基であり、
G120、G121、G201〜G222は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;ハロゲン基;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のチオアルコキシ基であり、
R"およびR"'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアルキル基であり、
g201〜g208、g213〜g216およびg219〜g222は、それぞれ1〜5の整数であり、
g209〜g212、g217およびg218は、それぞれ1〜3の整数であり、
g201〜g222がそれぞれ2以上の場合、2以上の括弧内の構造は、互いに同一または異なる。
500mLの丸いフラスコに、ethyl thieno[3,2−b]thiophene−2−carboxylate21.39gとテトラヒドロフラン200mLを注入後、NaOH8.39g(1.5eq)を蒸留水200mLに溶かして注入した後、60℃に温度を合わせた。その後、2時間還流させた後、1M HCl水溶液により反応を終了後、生成された固体を蒸留水によりフィルタして化合物1Aを得た。[1H NMR 500MHz,CDCl3]8.095(s,1H),7.653(d,1H),7.323(d,1H)
500mLの丸いフラスコに、化合物1A1.00gとクロロホルム200mLを注入後、Thonyl chloride15.76mL(1.5eq)をゆっくり注入した。その後、ジメチルホルムアミド触媒量の注入後、65℃に温度を合わせて1時間還流させた。その後、溶媒を除去して化合物2Aを得た。[1H NMR 500MHz,CDCl3]8.096(s,1H),7.742(d,1H),7.308(d,1H)
500mLの丸いフラスコに、アルミニウムクロライド29.60g(1.00eq)とmalonyl dichloride21.59mL(4.5eq)をジクロロメタン200mLに入れた後、10分間撹拌して活性させた。その後、化合物2Aをジクロロメタン50mLに溶かしてゆっくり注入した後、60℃で12時間還流させた。Oxalic acid10%水溶液により反応を終了後、ethyl acetateを用いて抽出した後、溶媒を除去して化合物3Aを得た。[1H NMR 500MHz,CDCl3]7.843(d,1H),7.447(d,1H),3.512(s,2H)
500mLの丸いフラスコに、化合物3Aを1gとsodium acetate0.59g(1.5eq)、そしてmalononitirle0.65g(1.5eq)をジメチルスルホキシド100mLに入れた後、1時間常温で撹拌させた。その後、HCl水溶液により酸性化させた後、生成された固体をフィルタ、カラムクロマトグラフィーにより化合物4Aを得た。[1H NMR 500MHz,CDCl3]7.885(d,1H),7.469(d,1H),3.945(s,2H)
100mLの丸いフラスコに、化合物5A100mgと化合物4A75mg(4eq)をクロロホルム50mLに溶かした後、ピリジン0.6mLを注入した後、70℃で12時間還流させた。クロロホルムを用いて抽出した後、溶媒を除去して化合物2を得た。
下記化合物PBDB−Tと下記比較例の化合物1(IEIC)とを1:1でクロロベンゼン(Chlorobenzene、CB)に溶かして複合溶液(composit solution)を製造した。この時、濃度は4wt%に調節し、有機太陽電池はITO/ZnO NP/光活性層/MoO3/Agのインバーテッド構造にした。
[PBDB−T]
前記比較例1−1における前記化合物PBDB−Tと前記比較例の化合物1との複合溶液を1000rpmの代わりに1200rpmでスピンコーティングしたことを除き、比較例1−1と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記比較例1−1における前記化合物PBDB−Tと前記比較例の化合物1との複合溶液を1000rpmの代わりに1400rpmでスピンコーティングしたことを除き、比較例1−1と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記比較例1−1における前記化合物PBDB−Tと前記比較例の化合物1との複合溶液を1000rpmの代わりに1600rpmでスピンコーティングしたことを除き、比較例1−1と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記比較例1−1における前記化合物PBDB−Tと前記比較例の化合物1とを1:1の代わりに1:1.5で用いたことを除き、比較例1−1と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記比較例1−2における前記化合物PBDB−Tと前記比較例の化合物1とを1:1の代わりに1:1.5で用いたことを除き、比較例1−2と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記比較例1−3における前記化合物PBDB−Tと前記比較例の化合物1とを1:1の代わりに1:1.5で用いたことを除き、比較例1−3と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記比較例1−4における前記化合物PBDB−Tと前記比較例の化合物1とを1:1の代わりに1:1.5で用いたことを除き、比較例1−4と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記比較例1−1における前記化合物PBDB−Tと前記比較例の化合物1とを1:1の代わりに1:2で用いたことを除き、比較例1−1と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記比較例1−2における前記化合物PBDB−Tと前記比較例の化合物1とを1:1の代わりに1:2で用いたことを除き、比較例1−2と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記比較例1−3における前記化合物PBDB−Tと前記比較例の化合物1とを1:1の代わりに1:2で用いたことを除き、比較例1−3と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記比較例1−4における前記化合物PBDB−Tと前記比較例の化合物1とを1:1の代わりに1:2で用いたことを除き、比較例1−4と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記比較例1−1における前記比較例の化合物1の代わりに前記化合物2を用いたことを除き、比較例1−1と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記比較例1−2における前記比較例の化合物1の代わりに前記化合物2を用いたことを除き、比較例1−2と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記比較例1−3における前記比較例の化合物1の代わりに前記化合物2を用いたことを除き、比較例1−3と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記比較例1−4における前記比較例の化合物1の代わりに前記化合物2を用いたことを除き、比較例1−4と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記実施例1−1における前記化合物PBDB−Tと前記化合物2とを1:1の代わりに1:1.5で用いたことを除き、実施例1−1と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記実施例1−2における前記化合物PBDB−Tと前記化合物2とを1:1の代わりに1:1.5で用いたことを除き、実施例1−2と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記実施例1−3における前記化合物PBDB−Tと前記化合物2とを1:1の代わりに1:1.5で用いたことを除き、実施例1−3と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記実施例1−4における前記化合物PBDB−Tと前記化合物2とを1:1の代わりに1:1.5で用いたことを除き、実施例1−4と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記実施例1−1における前記化合物PBDB−Tと前記化合物2とを1:1の代わりに1:2で用いたことを除き、実施例1−1と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記実施例1−2における前記化合物PBDB−Tと前記化合物2とを1:1の代わりに1:2で用いたことを除き、実施例1−2と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記実施例1−3における前記化合物PBDB−Tと前記化合物2とを1:1の代わりに1:2で用いたことを除き、実施例1−3と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記実施例1−4における前記化合物PBDB−Tと前記化合物2とを1:1の代わりに1:2で用いたことを除き、実施例1−4と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
10:第1電極
20:第2電極
30:光活性層
Claims (13)
- 下記化学式1で表されるヘテロ環化合物:
[化学式1]
X1〜X6は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、CRR'、NR、O、SiRR'、PR、S、GeRR'、Se、またはTeであり、
R1〜R8、RおよびR'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ヒドロキシ基;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のアルコキシ基であり、
m1およびm2は、それぞれ0または1であり、
Qは、下記化学式A〜Cのうちのいずれか1つで表される構造であり、
[化学式A]
X、X'、X"およびX"'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、SまたはSeであり、
Y1は、CR"R"'またはNR"であり、
G1〜G6、R"およびR"'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ヒドロキシ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
Q1およびQ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の環であり、
g3およびg4は、それぞれ1〜3の整数であり、
n1およびn2は、それぞれ1〜5の整数であり、
g3、g4、n1およびn2がそれぞれ2以上の場合、2以上の括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
- 前記Q1およびQ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の芳香族環;または置換もしくは非置換のヘテロ環である、請求項1に記載のヘテロ環化合物。
- 前記化学式1は、下記化学式1−4〜1−15のうちのいずれか1つで表されるものである、請求項1に記載のヘテロ環化合物:
X1〜X4およびR1〜R8の定義は、前記化学式1で定義したものと同じであり、
X、X'、G1およびG2の定義は、前記化学式Aで定義したものと同じであり、
G3、G4、g3およびg4の定義は、前記化学式Bで定義したものと同じであり、
X"、X"'、G5およびG6の定義は、前記化学式Cで定義したものと同じであり、
X11〜X14は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、SまたはSeであり、
G101〜G123、R"およびR"'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ヒドロキシ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
g105、g110、g111、g116およびg117は、それぞれ1または2であり、
g105、g110、g111、g116およびg117がそれぞれ2の場合、2個の括弧内の構造は、互いに同一または異なる。 - 前記化学式1は、下記化学式1−16〜1−29のうちのいずれか1つで表されるものである、請求項1に記載のヘテロ環化合物:
R5〜R8は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のアルコキシ基であり、
G120、G121およびG201〜G222は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;ハロゲン基;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のチオアルコキシ基であり、
R"およびR"'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアルキル基であり、
g201〜g208、g213〜g216およびg219〜g222は、それぞれ1〜5の整数であり、
g209〜g212、g217およびg218は、それぞれ1〜3の整数であり、
g201〜g222がそれぞれ2以上の場合、2以上の括弧内の構造は、互いに同一または異なる。 - 第1電極と、
前記第1電極に対向して備えられる第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に備えられる1層以上の有機物層とを含む有機電子素子であって、
前記有機物層のうちの1層以上は、請求項1〜6のいずれか1項に記載のヘテロ環化合物を含むものである有機電子素子。 - 前記有機物層は、光活性層を含み、
前記光活性層は、n型有機物層およびp型有機物層を含む2層薄膜(bilayer)構造であり、
前記n型有機物層は、前記ヘテロ環化合物を含むものである、請求項7に記載の有機電子素子。 - 前記有機物層は、光活性層を含み、
前記光活性層は、電子供与体物質および電子受容体物質を含み、
前記電子受容体物質は、前記ヘテロ環化合物を含むものである、請求項7に記載の有機電子素子。 - 前記電子供与体物質および電子受容体物質は、バルクヘテロジャンクション(BHJ)を構成するものである、請求項9に記載の有機電子素子。
- 前記有機電子素子は、有機光電素子、有機トランジスタ、有機太陽電池、および有機発光素子からなる群より選択されるものである、請求項7〜10のいずれか1項に記載の有機電子素子。
- 請求項7〜11のいずれか1項に記載の有機電子素子を含む有機イメージセンサ。
- 請求項12に記載の有機イメージセンサを含む電子装置。
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