JP2024027112A - Organic semiconducting polymers and organic optoelectronic devices containing them - Google Patents
Organic semiconducting polymers and organic optoelectronic devices containing them Download PDFInfo
- Publication number
- JP2024027112A JP2024027112A JP2023132523A JP2023132523A JP2024027112A JP 2024027112 A JP2024027112 A JP 2024027112A JP 2023132523 A JP2023132523 A JP 2023132523A JP 2023132523 A JP2023132523 A JP 2023132523A JP 2024027112 A JP2024027112 A JP 2024027112A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- containing hydrocarbon
- organic
- groups
- electrode
- 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.)
- Pending
Links
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 118
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 title claims description 46
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 38
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 29
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 125000006575 electron-withdrawing group Chemical group 0.000 claims abstract description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 36
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 33
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 claims description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 20
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 18
- 125000002009 alkene group Chemical group 0.000 claims description 16
- 125000002355 alkine group Chemical group 0.000 claims description 16
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 16
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 claims description 16
- 125000001188 haloalkyl group Chemical group 0.000 claims description 16
- 125000000468 ketone group Chemical group 0.000 claims description 16
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 claims description 16
- 125000003808 silyl group Chemical group [H][Si]([H])([H])[*] 0.000 claims description 16
- 125000004001 thioalkyl group Chemical group 0.000 claims description 16
- 239000011669 selenium Substances 0.000 claims description 14
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 13
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 13
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical group [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 7
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 7
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000001072 heteroaryl group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000005549 heteroarylene group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000002950 monocyclic group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000003367 polycyclic group Chemical group 0.000 claims description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229930194542 Keto Natural products 0.000 claims description 3
- 125000000732 arylene group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000004356 hydroxy functional group Chemical group O* 0.000 claims description 3
- 125000005649 substituted arylene group Chemical group 0.000 claims description 3
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 claims 34
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 5
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 66
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 60
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 56
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 54
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 54
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 53
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 52
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 42
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 41
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 38
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 description 34
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 31
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 31
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 28
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 27
- 239000012043 crude product Substances 0.000 description 25
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 description 18
- -1 hydrocarbon radical Chemical class 0.000 description 17
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 16
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 15
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000010898 silica gel chromatography Methods 0.000 description 14
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 13
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical class CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical group CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 11
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- MZRVEZGGRBJDDB-UHFFFAOYSA-N N-Butyllithium Chemical compound [Li]CCCC MZRVEZGGRBJDDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 10
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- PCLIMKBDDGJMGD-UHFFFAOYSA-N N-bromosuccinimide Chemical compound BrN1C(=O)CCC1=O PCLIMKBDDGJMGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 8
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 8
- 238000000944 Soxhlet extraction Methods 0.000 description 7
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 7
- CYPYTURSJDMMMP-WVCUSYJESA-N (1e,4e)-1,5-diphenylpenta-1,4-dien-3-one;palladium Chemical compound [Pd].[Pd].C=1C=CC=CC=1\C=C\C(=O)\C=C\C1=CC=CC=C1.C=1C=CC=CC=1\C=C\C(=O)\C=C\C1=CC=CC=C1.C=1C=CC=CC=1\C=C\C(=O)\C=C\C1=CC=CC=C1 CYPYTURSJDMMMP-WVCUSYJESA-N 0.000 description 6
- 229920000547 conjugated polymer Polymers 0.000 description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 description 6
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 6
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 6
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical class C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 5
- 238000004768 lowest unoccupied molecular orbital Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 5
- 229940078552 o-xylene Drugs 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910021589 Copper(I) bromide Inorganic materials 0.000 description 4
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HEDRZPFGACZZDS-MICDWDOJSA-N Trichloro(2H)methane Chemical compound [2H]C(Cl)(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-MICDWDOJSA-N 0.000 description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 4
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 238000004770 highest occupied molecular orbital Methods 0.000 description 4
- CTSLXHKWHWQRSH-UHFFFAOYSA-N oxalyl chloride Chemical compound ClC(=O)C(Cl)=O CTSLXHKWHWQRSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000010129 solution processing Methods 0.000 description 3
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- GWHJZXXIDMPWGX-UHFFFAOYSA-N 1,2,4-trimethylbenzene Chemical compound CC1=CC=C(C)C(C)=C1 GWHJZXXIDMPWGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910015711 MoOx Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910005855 NiOx Inorganic materials 0.000 description 2
- URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N Para-Xylene Chemical group CC1=CC=C(C)C=C1 URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001167 Poly(triaryl amine) Polymers 0.000 description 2
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 description 2
- 229910006854 SnOx Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005603 alternating copolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 150000005829 chemical entities Chemical class 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 2
- NKNDPYCGAZPOFS-UHFFFAOYSA-M copper(i) bromide Chemical compound Br[Cu] NKNDPYCGAZPOFS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000013086 organic photovoltaic Methods 0.000 description 2
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 2
- 229920005604 random copolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- UZKBSZSTDQSMDR-UHFFFAOYSA-N 1-[(4-chlorophenyl)-phenylmethyl]piperazine Chemical compound C1=CC(Cl)=CC=C1C(C=1C=CC=CC=1)N1CCNCC1 UZKBSZSTDQSMDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAIASDHEWOTKFL-UHFFFAOYSA-N 3-methyl-n-[4-[4-(n-(4-methylphenyl)anilino)phenyl]phenyl]-n-phenylaniline Chemical compound C1=CC(C)=CC=C1N(C=1C=CC(=CC=1)C=1C=CC(=CC=1)N(C=1C=CC=CC=1)C=1C=C(C)C=CC=1)C1=CC=CC=C1 OAIASDHEWOTKFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DHDHJYNTEFLIHY-UHFFFAOYSA-N 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=NC2=C1C=CC1=C(C=3C=CC=CC=3)C=CN=C21 DHDHJYNTEFLIHY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YJUVFJKHTNWDNU-UHFFFAOYSA-N 9,9-bis(2-ethylhexyl)fluorene Chemical compound C1=CC=C2C(CC(CC)CCCC)(CC(CC)CCCC)C3=CC=CC=C3C2=C1 YJUVFJKHTNWDNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000219 Ethylene vinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 241001082241 Lythrum hyssopifolia Species 0.000 description 1
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000144 PEDOT:PSS Polymers 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003087 TiOx Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007667 ZnOx Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 150000001345 alkine derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TVIVIEFSHFOWTE-UHFFFAOYSA-N aluminum;quinolin-8-ol Chemical compound [Al+3].C1=CN=C2C(O)=CC=CC2=C1.C1=CN=C2C(O)=CC=CC2=C1.C1=CN=C2C(O)=CC=CC2=C1 TVIVIEFSHFOWTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 150000008280 chlorinated hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000002772 conduction electron Substances 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000007766 curtain coating Methods 0.000 description 1
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 229920000840 ethylene tetrafluoroethylene copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000007647 flexography Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007646 gravure printing Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 description 1
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 238000006138 lithiation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 210000001699 lower leg Anatomy 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- IBHBKWKFFTZAHE-UHFFFAOYSA-N n-[4-[4-(n-naphthalen-1-ylanilino)phenyl]phenyl]-n-phenylnaphthalen-1-amine Chemical compound C1=CC=CC=C1N(C=1C2=CC=CC=C2C=CC=1)C1=CC=C(C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC=CC=2)C=2C3=CC=CC=C3C=CC=2)C=C1 IBHBKWKFFTZAHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 230000004297 night vision Effects 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 238000007645 offset printing Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007649 pad printing Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920002493 poly(chlorotrifluoroethylene) Polymers 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 239000005023 polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) polymer Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229960002796 polystyrene sulfonate Drugs 0.000 description 1
- 239000011970 polystyrene sulfonate Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 150000003141 primary amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007763 reverse roll coating Methods 0.000 description 1
- 238000010020 roller printing Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 150000003335 secondary amines Chemical class 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000007764 slot die coating Methods 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 description 1
- HLLICFJUWSZHRJ-UHFFFAOYSA-N tioxidazole Chemical compound CCCOC1=CC=C2N=C(NC(=O)OC)SC2=C1 HLLICFJUWSZHRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
【課題】良好な吸収波長域および光学応答性能を有する有機半導体ポリマー等を提供する。【解決手段】下記式で表される有機半導体ポリマー。TIFF2024027112000069.tif15170X、Yは、それぞれ、式I、式IIで表される繰返し単位であり、A1基およびA2基は、電子吸引基であり、D1基およびD2基は、電子供与基である。TIFF2024027112000070.tif12170TIFF2024027112000071.tif13170A2基は、下記を含まない。TIFF2024027112000072.tif44170【選択図】図1AAn object of the present invention is to provide an organic semiconductor polymer and the like having a good absorption wavelength range and optical response performance. [Solution] An organic semiconductor polymer represented by the following formula. TIFF2024027112000069.tif15170X and Y are repeating units represented by formula I and formula II, respectively, A1 group and A2 group are electron-withdrawing groups, and D1 group and D2 group are electron-donating groups. TIFF2024027112000070.tif12170TIFF2024027112000071.tif13170A2 groups do not include the following. TIFF2024027112000072.tif44170 [Selection diagram] Figure 1A
Description
本発明は、半導体ポリマーおよびそれを含む有機光電子デバイスに関し、特に、良好な物理的および化学的特性を有する有機半導体ポリマーおよびそれを含む有機光電子デバイスに関する。有機半導体ポリマーは、環境に優しい有機溶媒によって処理することができ、生産に便利であり、且つ環境への影響がより少なく、それを含む有機光電子コンポーネントは、赤外線領域において優れた応答を有する。 The present invention relates to semiconducting polymers and organic optoelectronic devices containing the same, and in particular to organic semiconducting polymers with good physical and chemical properties and organic optoelectronic devices containing the same. Organic semiconducting polymers can be processed by environmentally friendly organic solvents, are convenient to produce and have less environmental impact, and organic optoelectronic components containing them have excellent response in the infrared region.
近年、より一般的な電子機器をより低コストで製造するために、有機半導体化合物に対する要求が高まっている。従来の半導体材料と比較して、有機半導体化合物は、より広い吸収域、より高い吸収係数、および調整可能な構造を有する。その吸収域、エネルギーギャップおよび溶解性もまた、使用者の要求に応じて調節することができる。さらに、有機材料は、コスト、柔軟性、より低い毒性、および大面積製造において利点を有する。有機オプトエレクトロニクス材料は、種々の用途において良好な競争力を有する。用途には、有機電界効果トランジスタ(OFET)、有機発光ダイオード(OLED)、有機光検出器(OPD)、有機太陽光(OPV)電池、トランスデューサ、メモリコンポーネントおよび論理回路のそれぞれのコンポーネントおよびアセンブリなどが含まれる。上記の用途のコンポーネントまたはアセンブリにおいて、有機半導体材料は、50nm~1μmの範囲の厚さを有する薄いフィルムの形態である。 In recent years, demand for organic semiconductor compounds has increased in order to manufacture more common electronic devices at lower costs. Compared to traditional semiconductor materials, organic semiconductor compounds have broader absorption bands, higher absorption coefficients, and tunable structures. Its absorption range, energy gap and solubility can also be adjusted according to the user's requirements. Additionally, organic materials have advantages in cost, flexibility, lower toxicity, and large area manufacturing. Organic optoelectronic materials have good competitiveness in various applications. Applications include components and assemblies of organic field effect transistors (OFETs), organic light emitting diodes (OLEDs), organic photodetectors (OPDs), organic photovoltaic (OPV) cells, transducers, memory components and logic circuits. included. In the components or assemblies for the above applications, the organic semiconductor material is in the form of a thin film with a thickness in the range of 50 nm to 1 μm.
近年、有機光検出器(OPD)は、環境中の異なる波長を有する光を検出することにおいて、有機オプトエレクトロニクスにおける新規かつ開発中の分野の1つである。それは、医療、健康管理、インテリジェントドライブ、ドローンまたはデジタルホームに適用することができる。対応する用途に応じて異なる材料のニーズがある。さらに、有機材料の利用は、デバイスを柔軟にする。材料科学の開発下で、OPDは、特定の波長応答性を有する薄いフィルムとして動作することができる。市販されている製品は、対応する波長を有する種々の材料に関して異なる動作ニーズを有する。構造の変更は有機材料の光吸収域を調整可能にしながら、有機材料は各用途のための異なる要件を満たすために良好な柔軟性を有する。有機材料の特定の波長吸収は、ノイズの低減に有効である。有機材料の高い減衰係数はまた、応答性を改善する。検出能は、光検出器の品質を評価するための性能指数である。良好な検出能は、高い応答性および低い暗電流と密接に関連している。 In recent years, organic photodetectors (OPDs) are one of the new and developing fields in organic optoelectronics in detecting light with different wavelengths in the environment. It can be applied to medical care, health care, intelligent drives, drones or digital home. There are different material needs depending on the corresponding application. Additionally, the use of organic materials makes the device flexible. Under developments in materials science, OPDs can operate as thin films with specific wavelength responsiveness. Commercially available products have different operating needs with respect to various materials with corresponding wavelengths. Organic materials have good flexibility to meet different requirements for each application, while structural changes allow the optical absorption range of organic materials to be tuned. Specific wavelength absorption of organic materials is effective in reducing noise. The high attenuation coefficient of organic materials also improves responsiveness. Detectability is a figure of merit for evaluating the quality of a photodetector. Good detectability is closely related to high responsivity and low dark current.
さらに、OPDの応答領域は、近年、UV-VISから近赤外線(NIR)へと徐々に赤方偏移している。NIR光は、低分散、高透過率を特徴とし、インテリジェントドライブ、ドローン、および暗視デバイスとして適用された。波長1300nmを超える検出を伴うOPDは、長距離検出、低光損失、および光通信において積極的に使用されているより良好な透過率のために、大きな注目を集めている。 Furthermore, the response range of OPD has been gradually red-shifted from UV-VIS to near-infrared (NIR) in recent years. NIR light is characterized by low dispersion and high transmittance, and has been applied as intelligent drives, drones, and night vision devices. OPD with detection above wavelength 1300 nm has attracted great attention due to long-range detection, low optical loss, and better transmission, which is actively used in optical communications.
OPDにおいて、性能に直接対応する活性層(ATL)の材料が、デバイスにおける重要な役割を果たす。これらの物質は、ドナーおよびアクセプターに分けられる。ドナーは、有機ポリマー、オリゴマー、または限定された分子量を有する小分子であり得る。ここで、D-A型共役ポリマーは、最も一般的なドナー材料の1つである。D-A型ポリマーのエネルギー準位およびエネルギーギャップは、ポリマー中の電子リッチ(D)単位と電子欠乏(A)単位との間の相互作用および結果として生じるプッシュプル電子効果に起因して制御可能である。ATLにおいて使用されるアクセプターは、400~600nmの吸収を有するフラーレン誘導体、グラフェン、金属酸化物および量子ドットなどを含む。最近の市場ニーズに関して、NIR材料に対する需要が高まっている。特に、より長い波長吸収および良好な応答性を有する共役ポリマーが、最も実現可能なドナー材料である。1300nm以上で実用的であるためには、物質の光学バンドギャップ(Eg opt)が0.9eV未満でなければならない。さらに、OPDの動作において、バイアス電圧が印加される。しかし、ドナー材料として現在利用可能な有機ポリマーは、オプトエレクトロニクス用途に有害である-2V以上のバイアス下での高い暗電流に悩まされている。 In OPD, the material of the active layer (ATL), which directly addresses the performance, plays an important role in the device. These substances are divided into donors and acceptors. Donors can be organic polymers, oligomers, or small molecules with limited molecular weight. Here, DA type conjugated polymer is one of the most common donor materials. The energy levels and energy gaps of D-A type polymers are controllable due to the interaction between electron-rich (D) and electron-deficient (A) units in the polymer and the resulting push-pull electron effects. It is. Acceptors used in ATL include fullerene derivatives, graphene, metal oxides, quantum dots, and the like, which have absorption between 400 and 600 nm. Regarding recent market needs, the demand for NIR materials is increasing. In particular, conjugated polymers with longer wavelength absorption and good responsivity are the most viable donor materials. To be practical above 1300 nm, the optical bandgap (E g opt ) of a material must be less than 0.9 eV. Furthermore, in the operation of the OPD, a bias voltage is applied. However, currently available organic polymers as donor materials suffer from high dark currents under biases above −2 V, which is detrimental to optoelectronic applications.
各国の環境規制および良好な加工性の必要性のために、環境にやさしい溶媒で加工できる材料が必須であり、湿式プロセスに有益である。特に、溶液プロセスにおけるハロゲン化有機溶媒の使用は避けるべきである。結論として、新しい有機半導体ポリマーのニーズがある。それは、赤外領域における吸収域がより優れていなければならない。有機半導体ポリマーに基づくデバイスは、バイアス電圧下で動作可能かつ耐久性であるべきである。さらに、デバイスの製造は、非ハロゲン化有機溶媒中で処理されるべきである。 Due to national environmental regulations and the need for good processability, materials that can be processed with environmentally friendly solvents are essential and beneficial for wet processes. In particular, the use of halogenated organic solvents in solution processes should be avoided. In conclusion, there is a need for new organic semiconducting polymers. It should have a better absorption range in the infrared region. Devices based on organic semiconducting polymers should be operable and durable under bias voltage. Additionally, device fabrication should be processed in non-halogenated organic solvents.
上述の利用可能な材料の欠点によれば、本発明の主な目的は、従来の材料の欠点を克服することができるp型半導体ポリマーである有機半導体ポリマーを提供し、且つ上述の特徴の少なくとも1つを提供することである。それは、大量生産において合成することができる。それは、1300nm以上の波長で光応答を有する。ポリマーは、デバイス製造中に良好な加工性および環境に優しい溶媒への溶解性を示し、これは大規模製造における溶液プロセスに有益である。 According to the drawbacks of the available materials mentioned above, the main object of the present invention is to provide an organic semiconducting polymer, which is a p-type semiconducting polymer, capable of overcoming the drawbacks of conventional materials, and having at least the above-mentioned characteristics. The goal is to provide one. It can be synthesized in mass production. It has a photoresponse at wavelengths above 1300 nm. The polymers exhibit good processability and solubility in environmentally friendly solvents during device fabrication, which is beneficial for solution processing in large-scale manufacturing.
本発明の別の目的は、本発明の有機半導体ポリマーを含む光電子デバイスが、1300nm以上の波長での光学応答性および優れた外部量子効率を提供することである。 Another object of the invention is that optoelectronic devices comprising the organic semiconducting polymers of the invention provide optical responsivity at wavelengths of 1300 nm and above and excellent external quantum efficiency.
上記目的を達成するために、本発明に係る有機半導体ポリマーは、下記式で表される:
式中、Xは、式Iで表される第1の繰返し単位であり;
Yは、式IIで表される第2の繰返し単位であり;
A1基およびA2基は、互いに独立した電子吸引基であり、前記A1基は前記A2基とは異なり、前記A2基は、
を含まず;
D1基およびD2基は、互いに独立した電子供与基であり;
sp1~sp4は、非置換アリーレン基、置換アリーレン基、非置換ヘテロアリーレン基、および置換ヘテロアリーレン基からなる群から独立して選択され;
aおよびbは実数であり、0<a<1、0<b<1、a+b=1であり;
c、d、e、およびfは、それぞれ、0~5から選択される整数であり、互いに独立しており;ならびに
前記第1の繰返し単位Xの吸収波長は1000nmより長く、前記第2の繰返し単位Yの吸収波長は1000nm未満である。
In order to achieve the above object, the organic semiconductor polymer according to the present invention is represented by the following formula:
where X is the first repeating unit of formula I;
Y is a second repeating unit represented by formula II;
A 1 group and A 2 group are mutually independent electron-withdrawing groups, the A 1 group is different from the A 2 group, and the A 2 group is
Does not include;
D 1 and D 2 groups are mutually independent electron donating groups;
sp 1 -sp 4 are independently selected from the group consisting of unsubstituted arylene groups, substituted arylene groups, unsubstituted heteroarylene groups, and substituted heteroarylene groups;
a and b are real numbers, 0<a<1, 0<b<1, a+b=1;
c, d, e, and f are each an integer selected from 0 to 5 and are independent of each other; and the absorption wavelength of the first repeating unit X is longer than 1000 nm, and the absorption wavelength of the second repeating unit The absorption wavelength of unit Y is less than 1000 nm.
上記の目的を達成するために、本発明に係る有機光電子デバイスは、基板と、当該基板上に配置された第1の電極と、当該第1の電極上に配置され、且つ上記の有機半導体ポリマーの少なくとも1種を含む活性層と、当該活性層上に配置された第2の電極と、を備える。2つの電極、前記第1の電極および前記第2の電極、のうちの少なくとも1つは、透明または半透明である。 To achieve the above object, an organic optoelectronic device according to the present invention includes a substrate, a first electrode disposed on the substrate, and an organic semiconductor polymer disposed on the first electrode. and a second electrode disposed on the active layer. At least one of the two electrodes, the first electrode and the second electrode, is transparent or translucent.
〔発明の詳細な説明〕
本発明に係る有機半導体ポリマーは、ドナー単位と、異なる電子吸引能力を有する2つのアクセプター単位との共重合によって合成されるランダムコポリマーである。予想されるエネルギーギャップ、エネルギー準位、および溶解性を有する有機半導体ポリマーは、ポリマー中のアクセプターの構造の変更によって取得することができる。
[Detailed description of the invention]
The organic semiconductor polymer according to the present invention is a random copolymer synthesized by copolymerization of a donor unit and two acceptor units having different electron-withdrawing abilities. Organic semiconducting polymers with expected energy gaps, energy levels, and solubility can be obtained by modifying the structure of acceptors in the polymer.
本発明における用語「ランダムコポリマー」は、2つ以上の繰返し単位を含むコポリマーとして理解されるべきであり、当該2つ以上の繰返し単位は、ランダムな順序でコポリマー中に現れる。 The term "random copolymer" in the present invention is to be understood as a copolymer comprising two or more repeating units, said two or more repeating units appearing in the copolymer in a random order.
本発明における用語「ドナー」は、別の化合物または化合物中の原子団に電子を供与する化学物質である電子供与体として理解されるべきである。用語「アクセプター」は、別の化合物または化合物中の原子団からそれに移動した電子を受容する化学物質である電子受容体として理解されるべきである。 The term "donor" in the present invention is to be understood as an electron donor, which is a chemical entity that donates electrons to another compound or group of atoms in a compound. The term "acceptor" is to be understood as an electron acceptor, a chemical entity that accepts electrons transferred to it from another compound or group of atoms in a compound.
本発明に係る有機半導体ポリマーは、以下の特徴を有する。 The organic semiconductor polymer according to the present invention has the following characteristics.
1.有機半導体ポリマーは、それぞれ第1の繰返し単位および第2の繰返し単位を形成する、ドナー単位と、異なる電子吸引能力を有する2つのアクセプター単位との重合によって形成される。第1の繰返し単位および第2の繰返し単位は、それぞれ、1000nmを超える吸収極大波長および1000nm未満の吸収極大波長を有する。 1. Organic semiconducting polymers are formed by polymerization of a donor unit and two acceptor units with different electron-withdrawing capacities, forming a first repeat unit and a second repeat unit, respectively. The first repeating unit and the second repeating unit each have an absorption maximum wavelength greater than 1000 nm and an absorption maximum wavelength less than 1000 nm.
2.有機半導体ポリマーの光学バンドギャップは0.9eV未満であり、有機半導体ポリマーは波長1300nm以上で光学応答を有する。 2. The optical bandgap of the organic semiconductor polymer is less than 0.9 eV, and the organic semiconductor polymer has an optical response at a wavelength of 1300 nm or more.
3.有機半導体ポリマーのLUMOはより低く、フラーレン系材料および非フラーレン系材料と適合性がある。 3. Organic semiconducting polymers have lower LUMOs and are compatible with fullerene-based and non-fullerene-based materials.
4.有機半導体ポリマーのエネルギー準位は、第2の繰返し単位の変更によって効果的に調節することができる。これは、異なるn型非フラーレン材料との組合せにおいて使用するための大きな可能性を示す。 4. The energy level of organic semiconducting polymers can be effectively adjusted by changing the second repeat unit. This shows great potential for use in combination with different n-type non-fullerene materials.
5.高暗電流および低検出性能は、OPDにおける0.9eV未満のEg optを有する材料の主な課題である。本発明における第2の繰返し単位は、暗電流を効果的に抑制し、検出能を向上させることができる。 5. High dark current and low detection performance are the main challenges for materials with E g opt less than 0.9 eV in OPD. The second repeating unit in the present invention can effectively suppress dark current and improve detectability.
6.有機半導体ポリマーは、環境に優しい非ハロゲン化溶媒を用いた湿式プロセスにおいて実用的である。 6. Organic semiconducting polymers are practical in wet processes using environmentally friendly non-halogenated solvents.
本発明に係る有機半導体ポリマーは、既に公知の文献に記載された方法を用いて、当業者によって調製することができる。有機半導体ポリマーの調製は、以下の実施形態においてさらに説明される。 The organic semiconducting polymer according to the invention can be prepared by a person skilled in the art using methods already described in known literature. The preparation of organic semiconducting polymers is further described in the embodiments below.
本発明に係る有機半導体ポリマーは、下記式で表される:
式中、Xは、式Iで表される第1の繰返し単位であり;
Yは、式IIで表される第2の繰返し単位であり;
A1基およびA2基は電子吸引基であり、前記A1基は前記A2基とは異なり、前記A2基は、
を含まず;
D1基およびD2基は、互いに独立した電子供与基であり;
sp1~sp4は、非置換アリーレン基、置換アリーレン基、非置換ヘテロアリーレン基、および置換ヘテロアリーレン基からなる群から独立して選択され;
aおよびbは実数であり、0<a<1、0<b<1、a+b=1であり;
c、d、e、およびfは、それぞれ、0~5から選択される整数であり、互いに独立しており;ならびに
前記第1の繰返し単位Xの吸収波長は1000nmより長く、前記第2の繰返し単位Yの吸収波長は1000nm未満である。
The organic semiconductor polymer according to the present invention is represented by the following formula:
where X is the first repeating unit of formula I;
Y is a second repeating unit of formula II;
A 1 group and A 2 group are electron-withdrawing groups, the A 1 group is different from the A 2 group, and the A 2 group is
Does not include;
D 1 and D 2 groups are mutually independent electron-donating groups;
sp 1 -sp 4 are independently selected from the group consisting of unsubstituted arylene groups, substituted arylene groups, unsubstituted heteroarylene groups, and substituted heteroarylene groups;
a and b are real numbers, 0<a<1, 0<b<1, a+b=1;
c, d, e, and f are each an integer selected from 0 to 5 and are independent of each other; and the absorption wavelength of the first repeating unit X is longer than 1000 nm, and the absorption wavelength of the second repeating unit The absorption wavelength of unit Y is less than 1000 nm.
本発明の文脈において言及されるポリマーまたは繰返し単位におけるアスタリスク(*)は、ポリマー主鎖と、隣り合う単位または末端基との間の化学結合として理解されるべきである。 An asterisk (*) in a polymer or repeating unit mentioned in the context of the present invention is to be understood as a chemical bond between the polymer backbone and the neighboring unit or end group.
本発明の文脈において使用される用語「繰返し単位」は、化合物の構成繰返し単位(CRU)として理解されるべきである。CRUは、化合物の最小構成単位である。CRUの繰り返しは、規則的な高分子、規則的なオリゴマー分子、規則的なブロックまたは規則的な鎖を形成する。用語「単位」は、繰返し単位そのものまたはCRUを形成するための他の単位との組合せとして使用することができる構成単位として理解されるべきである。 The term "repeat unit" used in the context of the present invention is to be understood as a constituent repeat unit (CRU) of a compound. A CRU is the smallest building block of a compound. Repeating CRUs form regular macromolecules, regular oligomeric molecules, regular blocks or regular chains. The term "unit" is to be understood as a building block that can be used as a repeating unit or in combination with other units to form a CRU.
好ましい実施形態において、有機半導体ポリマーのD1基およびD2基は、以下からなる群から独立して選択される:
式中、R1~R4は、水素原子、ハロゲン、シアノ基、C1~C30直鎖アルキル基、C3~C30分岐アルキル基、C1~C30シリル基、C2~C30エステル基、C1~C30アルコキシ基、C1~C30チオアルキル基、C1~C30ハロアルキル基、C2~C30アルケン基、C2~C30アルキン基、C2~C30シアン基含有炭化水素基、C1~C30ニトロ基含有炭化水素基、C1~C30ヒドロキシ基含有炭化水素基、C3~C30ケト基含有炭化水素基、およびC5~C20環式炭化水素基、C5~C20ヘテロ環式炭化水素基、C5~C20アリール基、およびC5~C20ヘテロアリール基からなる群から独立して選択され、前記環式炭化水素基、前記ヘテロ環式炭化水素基、前記アリール基、および前記ヘテロアリール基は、非置換であるかもしくはR5~R9のうちの少なくとも1つで置換されており、且つ単環式、多環式、または縮合環であり;ならびに
R5~R9は、水素原子、ハロゲン、シアノ基、C1~C30直鎖アルキル基、C3~C30分岐アルキル基、C1~C30シリル基、C2~C30エステル基、C1~C30アルコキシ基、C1~C30チオアルキル基、C1~C30ハロアルキル基、C2~C30アルケン基、C2~C30アルキン基、C2~C30シアノ基含有炭化水素基、C1~C30ニトロ基含有炭化水素基、C1~C30ヒドロキシ基含有炭化水素基、およびC3~C30ケト基含有炭化水素基からなる群から独立して選択される。
In a preferred embodiment, the D 1 and D 2 groups of the organic semiconducting polymer are independently selected from the group consisting of:
In the formula, R 1 to R 4 are a hydrogen atom, a halogen, a cyano group, a C1 to C30 straight chain alkyl group, a C3 to C30 branched alkyl group, a C1 to C30 silyl group, a C2 to C30 ester group, a C1 to C30 alkoxy group , C1-C30 thioalkyl group, C1-C30 haloalkyl group, C2-C30 alkene group, C2-C30 alkyne group, C2-C30 cyan group-containing hydrocarbon group, C1-C30 nitro group-containing hydrocarbon group, C1-C30 hydroxy group consisting of a containing hydrocarbon group, a C3-C30 keto group-containing hydrocarbon group, a C5-C20 cyclic hydrocarbon group, a C5-C20 heterocyclic hydrocarbon group, a C5-C20 aryl group, and a C5-C20 heteroaryl group. independently selected from the group, said cyclic hydrocarbon group, said heterocyclic hydrocarbon group, said aryl group, and said heteroaryl group are unsubstituted or at least one of R 5 -R 9 and is monocyclic, polycyclic, or fused ring; and R 5 to R 9 are a hydrogen atom, a halogen, a cyano group, a C1 to C30 straight chain alkyl group, a C3 to C30 branched Alkyl group, C1-C30 silyl group, C2-C30 ester group, C1-C30 alkoxy group, C1-C30 thioalkyl group, C1-C30 haloalkyl group, C2-C30 alkene group, C2-C30 alkyne group, C2-C30 cyano group independently selected from the group consisting of C1-C30 nitro-containing hydrocarbon groups, C1-C30 hydroxy-containing hydrocarbon groups, and C3-C30 keto-containing hydrocarbon groups.
本発明の文脈において使用される用語「炭化水素基」は、アルキル基、アルケン基、アルキン基および芳香族炭化水素基を含む、炭素および水素を含有する有機基として理解されるべきである。 The term "hydrocarbon radical" used in the context of the present invention is to be understood as an organic radical containing carbon and hydrogen, including alkyl, alkene, alkyne and aromatic hydrocarbon radicals.
本発明の文脈において使用される用語「ヘテロ原子」は、ホウ素(B)、窒素(N)、酸素(O)、硫黄(S)、リン(P)、ケイ素(Si)、セレン(Se)、ヒ素(As)、テルル(Te)、およびゲルマニウム(Ge)などの、有機化合物中の水素(H)または炭素(C)ではない任意の原子として理解されるべきである。 The term "heteroatom" as used in the context of the present invention means boron (B), nitrogen (N), oxygen (O), sulfur (S), phosphorus (P), silicon (Si), selenium (Se), It is to be understood as any atom that is not hydrogen (H) or carbon (C) in organic compounds, such as arsenic (As), tellurium (Te), and germanium (Ge).
好ましい実施形態において、有機半導体ポリマーのA1基は、以下からなる群から選択される:
式中、Xは、酸素(O)、硫黄(S)、またはセレン(Se)から選択され;
R10およびR11は、水素原子、C1~C30直鎖アルキル基、C3~C30分岐アルキル基、C1~C30シリル基、C2~C30エステル基、C1~C30アルコキシ基、C1~C30チオアルキル基、C1~C30ハロアルキル基、C2~C30アルケン基、C2~C30アルキン基、C2~C30シアノ基含有炭化水素基、C1~C30ニトロ基含有炭化水素基、C1~C30ヒドロキシ基含有炭化水素基、C3~C30ケト基含有炭化水素基、およびC5~C20環式炭化水素基、C5~C20ヘテロ環式炭化水素基、C5~C20アリール基、およびC5~C20ヘテロアリール基からなる群から独立して選択され、前記環式炭化水素基、前記ヘテロ環式炭化水素基、前記アリール基、および前記ヘテロアリール基は、非置換であるかもしくはR13~R17のうちの少なくとも1つで置換されており、且つ単環式、多環式、または縮合環であり;ならびにR13~R17は、水素原子、ハロゲン、シアノ基、C1~C30直鎖アルキル基、C3~C30分岐アルキル基、C1~C30シリル基、C2~C30エステル基、C1~C30アルコキシ基、C1~C30チオアルキル基、C1~C30ハロアルキル基、C2~C30アルケン基、C2~C30アルキン基、C2~C30シアノ基含有炭化水素基、C1~C30ニトロ基含有炭化水素基、C1~C30ヒドロキシ基含有炭化水素基、およびC3~C30ケト基含有炭化水素基からなる群から独立して選択される。
In a preferred embodiment, the A 1 group of the organic semiconducting polymer is selected from the group consisting of:
where X is selected from oxygen (O), sulfur (S), or selenium (Se);
R 10 and R 11 are hydrogen atom, C1 to C30 straight chain alkyl group, C3 to C30 branched alkyl group, C1 to C30 silyl group, C2 to C30 ester group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C30 thioalkyl group, C1 ~C30 haloalkyl group, C2-C30 alkene group, C2-C30 alkyne group, C2-C30 cyano group-containing hydrocarbon group, C1-C30 nitro group-containing hydrocarbon group, C1-C30 hydroxy group-containing hydrocarbon group, C3-C30 independently selected from the group consisting of a keto group-containing hydrocarbon group, and a C5-C20 cyclic hydrocarbon group, a C5-C20 heterocyclic hydrocarbon group, a C5-C20 aryl group, and a C5-C20 heteroaryl group; The cyclic hydrocarbon group, the heterocyclic hydrocarbon group, the aryl group, and the heteroaryl group are unsubstituted or substituted with at least one of R 13 to R 17 , and is a monocyclic, polycyclic, or fused ring; and R 13 to R 17 are a hydrogen atom, a halogen, a cyano group, a C1 to C30 straight chain alkyl group, a C3 to C30 branched alkyl group, a C1 to C30 silyl group , C2-C30 ester group, C1-C30 alkoxy group, C1-C30 thioalkyl group, C1-C30 haloalkyl group, C2-C30 alkene group, C2-C30 alkyne group, C2-C30 cyano group-containing hydrocarbon group, C1-C30 independently selected from the group consisting of nitro group-containing hydrocarbon groups, C1-C30 hydroxy group-containing hydrocarbon groups, and C3-C30 keto group-containing hydrocarbon groups.
好ましい実施形態において、A2基は、以下からなる群から選択される:
式中、Xは、酸素(O)、硫黄(S)、またはセレン(Se)から選択され;
R18およびR19は、水素原子、ハロゲン、シアノ基、C1~C30直鎖アルキル基、C3~C30分岐アルキル基、C1~C30シリル基、C2~C30エステル基、C1~C30アルコキシ基、C1~C30チオアルキル基、C1~C30ハロアルキル基、C2~C30アルケン基、C2~C30アルキン基、C2~C30シアノ基含有炭化水素基、C1~C30ニトロ基含有炭化水素基、C1~C30ヒドロキシ基含有炭化水素基、およびC3~C30ケト基含有炭化水素基からなる群から独立して選択され;
R20およびR21は、水素原子、ハロゲン、シアノ基、C1~C30直鎖アルキル基、C3~C30分岐アルキル基、C1~C30シリル基、C2~C30エステル基、C1~C30アルコキシ基、C1~C30チオアルキル基、C1~C30ハロアルキル基、C2~C30アルケン基、C2~C30アルキン基、C2~C30シアノ基含有炭化水素基、C1~C30ニトロ基含有炭化水素基、C1~C30ヒドロキシ基含有炭化水素基、C3~C30ケト基含有炭化水素基、およびC5~C20環式炭化水素基、C5~C20ヘテロ環式炭化水素基、C5~C20アリール基、およびC5~C20ヘテロアリール基からなる群から独立して選択され、前記環式炭化水素基、前記ヘテロ環式炭化水素基、前記アリール基、および前記ヘテロアリール基は、非置換であるかもしくはR22~R26のうちの少なくとも1つで置換されており、且つ単環式、多環式、または縮合環であり;ならびに
R22~R26は、水素原子、ハロゲン、シアノ基、C1~C30直鎖アルキル基、C3~C30分岐アルキル基、C1~C30シリル基、C2~C30エステル基、C1~C30アルコキシ基、C1~C30チオアルキル基、C1~C30ハロアルキル基、C2~C30アルケン基、C2~C30アルキン基、C2~C30シアノ基含有炭化水素基、C1~C30ニトロ基含有炭化水素基、C1~C30ヒドロキシ基含有炭化水素基、およびC3~C30ケト基含有炭化水素基からなる群から独立して選択される。
In a preferred embodiment, the A 2 group is selected from the group consisting of:
where X is selected from oxygen (O), sulfur (S), or selenium (Se);
R 18 and R 19 are hydrogen atom, halogen, cyano group, C1 to C30 straight chain alkyl group, C3 to C30 branched alkyl group, C1 to C30 silyl group, C2 to C30 ester group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C30 thioalkyl group, C1-C30 haloalkyl group, C2-C30 alkene group, C2-C30 alkyne group, C2-C30 cyano group-containing hydrocarbon group, C1-C30 nitro group-containing hydrocarbon group, C1-C30 hydroxy group-containing hydrocarbon group independently selected from the group consisting of C3-C30 keto group-containing hydrocarbon groups;
R 20 and R 21 are hydrogen atom, halogen, cyano group, C1 to C30 straight chain alkyl group, C3 to C30 branched alkyl group, C1 to C30 silyl group, C2 to C30 ester group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C30 thioalkyl group, C1-C30 haloalkyl group, C2-C30 alkene group, C2-C30 alkyne group, C2-C30 cyano group-containing hydrocarbon group, C1-C30 nitro group-containing hydrocarbon group, C1-C30 hydroxy group-containing hydrocarbon group C3-C30 keto group-containing hydrocarbon groups, and independent from the group consisting of C5-C20 cyclic hydrocarbon groups, C5-C20 heterocyclic hydrocarbon groups, C5-C20 aryl groups, and C5-C20 heteroaryl groups and the cyclic hydrocarbon group, the heterocyclic hydrocarbon group, the aryl group, and the heteroaryl group are unsubstituted or substituted with at least one of R 22 to R 26 and is monocyclic, polycyclic, or fused ring; and R 22 to R 26 are hydrogen atoms, halogens, cyano groups, C1 to C30 straight chain alkyl groups, C3 to C30 branched alkyl groups, C1-C30 silyl group, C2-C30 ester group, C1-C30 alkoxy group, C1-C30 thioalkyl group, C1-C30 haloalkyl group, C2-C30 alkene group, C2-C30 alkyne group, C2-C30 cyano group-containing hydrocarbon C1-C30 nitro-containing hydrocarbon groups, C1-C30 hydroxy-containing hydrocarbon groups, and C3-C30 keto-containing hydrocarbon groups.
好ましい実施形態において、sp1~sp4は、以下からなる群から独立して選択される:
式中、Xは、酸素(O)、硫黄(S)、またはセレン(Se)から選択され;
R27~28は、水素原子、ハロゲン、シアノ基、C1~C30直鎖アルキル基、C3~C30分岐アルキル基、C1~C30シリル基、C2~C30エステル基、C1~C30アルコキシ基、C1~C30チオアルキル基、C1~C30ハロアルキル基、C2~C30アルケン基、C2~C30アルキン基、C2~C30シアノ基含有炭化水素基、C1~C30ニトロ基含有炭化水素基、C1~C30ヒドロキシ基含有炭化水素基、およびC3~C30ケト基含有炭化水素基からなる群から独立して選択される。
In a preferred embodiment, sp 1 -sp 4 are independently selected from the group consisting of:
where X is selected from oxygen (O), sulfur (S), or selenium (Se);
R 27 to 28 are a hydrogen atom, halogen, cyano group, C1 to C30 straight chain alkyl group, C3 to C30 branched alkyl group, C1 to C30 silyl group, C2 to C30 ester group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C30 Thioalkyl group, C1-C30 haloalkyl group, C2-C30 alkene group, C2-C30 alkyne group, C2-C30 cyano group-containing hydrocarbon group, C1-C30 nitro group-containing hydrocarbon group, C1-C30 hydroxy group-containing hydrocarbon group , and C3-C30 keto group-containing hydrocarbon groups.
以下の実施形態において、本発明における有機半導体ポリマーの合成方法が提供される。 In the following embodiments, a method for synthesizing an organic semiconductor polymer according to the present invention is provided.
モノマーC13の調製
250mLの三つ口丸ビン中で、C1(20.0g、169mmol)を100mLの無水テトラヒドロフラン(THF)に溶解し、窒素下で15℃に冷却した。n-ブチルリチウム(ヘキサン中2.5M)(45.0mL、113mmol)を溶液中にゆっくりと滴下した。溶液を1時間撹拌した。次いで、C3(39.8g、113mmol)を、15℃で、溶液中に滴下した。反応物を室温まで温め、20時間撹拌した。その後、50mLの水を添加して反応を停止させ、有機溶媒を回転濃縮して除去した。ヘプタンを添加し、有機層を水で3回洗浄した。有機層をMgSO4で乾燥させ、回転濃縮によって溶媒を除去して、粗生成物(約60g)を得た。真空蒸留(0.25torr、170~200℃)を利用して、粗生成物中の出発物質および不純物を除去した。残留物を回収し、溶離剤としてヘプタンを用いてフラッシュシリカゲルカラムによって精製した。化合物C5を黄色油状物として得た(16g、収率41.3%)。1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.09 (d, J = 6.5 Hz, 1H), 6.85 (d, J = 6.5 Hz, 1H), 2.72 (d, J = 7.0 Hz, 2H), 1.68 (m, 1H), 1.27 (m, 24H), 0.88 (m, 6H)。
Preparation of monomer C13
In a 250 mL three-necked round bottle, C1 (20.0 g, 169 mmol) was dissolved in 100 mL of anhydrous tetrahydrofuran (THF) and cooled to 15° C. under nitrogen. n-Butyllithium (2.5M in hexanes) (45.0 mL, 113 mmol) was slowly added dropwise into the solution. The solution was stirred for 1 hour. C3 (39.8 g, 113 mmol) was then added dropwise into the solution at 15°C. The reaction was allowed to warm to room temperature and stirred for 20 hours. Thereafter, 50 mL of water was added to stop the reaction, and the organic solvent was removed by rotary evaporation. Heptane was added and the organic layer was washed three times with water. The organic layer was dried with MgSO 4 and the solvent was removed by rotary concentration to give the crude product (approximately 60 g). Vacuum distillation (0.25 torr, 170-200° C.) was used to remove starting materials and impurities in the crude product. The residue was collected and purified by flash silica gel column using heptane as eluent. Compound C5 was obtained as a yellow oil (16 g, yield 41.3%). 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 7.09 (d, J = 6.5 Hz, 1H), 6.85 (d, J = 6.5 Hz, 1H), 2.72 (d, J = 7.0 Hz, 2H), 1.68 ( m, 1H), 1.27 (m, 24H), 0.88 (m, 6H).
500mLの三つ口丸ビン中で、C5(21.2g、61.8mmol)を160mLの無水THFに溶解し、アルゴン下で10℃に冷却した。n-ブチルリチウム(ヘキサン中2.5M)(24.7mL、61.8mmol)を溶液中にゆっくりと滴下した。溶液を1時間撹拌した。臭化銅(I)(CuBr)(8.9g、61.8mmol)、臭化リチウム(LiBr)(5.4g、61.8mmol)、および160mLの無水THFを、アルゴン下で、第2の500mLの三つ口丸ビンに充填した。その後、第1の三つ口丸ビン中の溶液を、10℃で、二重先端針を通して、第2の三つ口丸ビン中の混合物に添加した。混合物をさらに1時間撹拌した。次いで、二塩化オキサリル(3.6g、28.1mmol)を、10℃で、上述の混合物に添加した。反応物を室温まで温め、20時間撹拌した。その後、水を添加して反応を停止させ、有機溶媒を回転濃縮して除去した。次いで、ヘプタンを添加し、有機層を水で3回洗浄した。有機層をMgSO4で乾燥させ、回転濃縮によって溶媒を除去して、粗生成物を得た。得られた粗生成物を、溶離剤としてヘプタン(Hep)/ジクロロメタン(DCM)(v/v 9/1)を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。化合物C7を黄色油状物として得た(16.3g、収率81.4%)。1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.88 (s, 2H), 2.80 (d, J = 7.0 Hz, 4H), 1.76 (m, 2H), 1.29 (m, 48H), 0.88 (m, 12H)。
In a 500 mL three-necked round bottle, C5 (21.2 g, 61.8 mmol) was dissolved in 160 mL of anhydrous THF and cooled to 10° C. under argon. n-Butyllithium (2.5M in hexanes) (24.7 mL, 61.8 mmol) was slowly added dropwise into the solution. The solution was stirred for 1 hour. Copper(I) bromide (CuBr) (8.9 g, 61.8 mmol), lithium bromide (LiBr) (5.4 g, 61.8 mmol), and 160 mL of anhydrous THF were combined in a second 500 mL under argon. It was filled into a three-necked round bottle. The solution in the first three-necked bottle was then added to the mixture in the second three-necked bottle through a double-tipped needle at 10°C. The mixture was stirred for an additional hour. Oxalyl dichloride (3.6 g, 28.1 mmol) was then added to the above mixture at 10°C. The reaction was allowed to warm to room temperature and stirred for 20 hours. Thereafter, water was added to stop the reaction, and the organic solvent was removed by rotary concentration. Heptane was then added and the organic layer was washed three times with water. The organic layer was dried with MgSO 4 and the solvent was removed by rotary concentration to give the crude product. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography using heptane (Hep)/dichloromethane (DCM) (v/v 9/1) as eluent. Compound C7 was obtained as a yellow oil (16.3 g, yield 81.4%). 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 7.88 (s, 2H), 2.80 (d, J = 7.0 Hz, 4H), 1.76 (m, 2H), 1.29 (m, 48H), 0.88 (m, 12H) ).
100mLの二つ口丸ビン中で、C8(2.0g、5.2mmol)および40mLの酢酸(AcOH)を混合し、室温で撹拌した。窒素下で、5.8gの鉄粉末を溶液に添加した。次いで、混合物を80℃に加熱し、一晩撹拌した。反応が完了すると、混合物を室温に冷却した。次に、150mLの氷水を混合物に注いで、反応を停止させた。不溶物をろ過し、水で洗浄し、カーキ色の固体として回収した。その後、カーキ色の固体を、150mLのTHFに溶解し、次いで、灰色の残留物をろ過によって除去した。ろ液を回収し、回転濃縮し、真空下で乾燥させた。化合物C9を褐色がかった緑色固体として得た(1.44g、収率86%)。250mLの一つ口丸ビン中で、C9(1.1当量、1.03g、3.2mmol)、C7(1.0当量、2.1g、2.9mmol)および30mLの酢酸を混合した。混合物を、窒素下で120℃まで加熱し、窒素下で一晩撹拌した。その後、混合物を室温に冷却した。混合物を100mLの氷水に注いで、反応を停止させた。次いで、生成物をDCMで3回抽出した。有機層を水で3回洗浄して、酢酸を除去した。有機溶媒をMgSO4で乾燥させ、回転濃縮によって溶媒を除去して、粗生成物を得た。得られた粗生成物を、溶離剤としてヘプタン/DCM(v/v 4/1)を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。化合物C10を赤色固体として得た(1.98g、収率66.9%)。1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.45 (s, 2H), 2.83 (d, J = 7.0 Hz, 4H), 1.83 (m, 2H), 1.30 (m, 48H), 0.89 (m, 12H)。
C8 (2.0 g, 5.2 mmol) and 40 mL of acetic acid (AcOH) were mixed in a 100 mL two-necked round bottle and stirred at room temperature. Under nitrogen, 5.8 g of iron powder was added to the solution. The mixture was then heated to 80°C and stirred overnight. Once the reaction was completed, the mixture was cooled to room temperature. Next, 150 mL of ice water was poured into the mixture to stop the reaction. Insoluble matter was filtered, washed with water, and collected as a khaki solid. The khaki solid was then dissolved in 150 mL of THF and the gray residue was then removed by filtration. The filtrate was collected, rotary concentrated and dried under vacuum. Compound C9 was obtained as a brownish green solid (1.44 g, 86% yield). In a 250 mL single-necked round bottle, C9 (1.1 eq., 1.03 g, 3.2 mmol), C7 (1.0 eq., 2.1 g, 2.9 mmol) and 30 mL of acetic acid were mixed. The mixture was heated to 120° C. under nitrogen and stirred under nitrogen overnight. The mixture was then cooled to room temperature. The reaction was stopped by pouring the mixture into 100 mL of ice water. The product was then extracted three times with DCM. The organic layer was washed three times with water to remove acetic acid. The organic solvent was dried with MgSO 4 and the solvent was removed by rotary concentration to obtain the crude product. The crude product obtained was purified by silica gel column chromatography using heptane/DCM (v/v 4/1) as eluent. Compound C10 was obtained as a red solid (1.98 g, yield 66.9%). 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 7.45 (s, 2H), 2.83 (d, J = 7.0 Hz, 4H), 1.83 (m, 2H), 1.30 (m, 48H), 0.89 (m, 12H) ).
100mLの二つ口丸ビン中で、C10(2.0g、1.95mmol)およびC11(1.6g、4.28mmol)を40mLのTHFに溶解した。溶液をアルゴンで15分間パージした。次いで、Pd2dba3(71.2mg、0.0778mmol)およびP(o-tol)3(94.8mg、0.3113mmol)を溶液に添加した。混合物を66℃まで加熱し、2時間撹拌した。反応が終了すると、混合物を冷却し、セライトパッドを通してろ過し、パッドをヘプタンで洗浄した。その後、ろ液を回収し、回転濃縮した。得られた粗生成物を、溶離剤としてヘプタン/DCM(v/v 5/1)を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。化合物C12を暗褐色の固体として得た(1.85g、収率91.9%)。1H NMR (600 MHz, CDCl3): δ 8.88 (d, J = 4.8 Hz, 2H), 7.71 (d, J = 4.8 Hz, 2H), 7.43 (s, 2H), 7.34 (t, J = 6.0 Hz, 2H), 2.85 (d, J = 8.4 Hz, 4H), 1.83 (m, 2H), 1.30 (m, 48H), 0.88 (m, 12H)。
In a 100 mL two-necked round bottle, C10 (2.0 g, 1.95 mmol) and C11 (1.6 g, 4.28 mmol) were dissolved in 40 mL of THF. The solution was purged with argon for 15 minutes. Pd 2 dba 3 (71.2 mg, 0.0778 mmol) and P(o-tol) 3 (94.8 mg, 0.3113 mmol) were then added to the solution. The mixture was heated to 66°C and stirred for 2 hours. Once the reaction was complete, the mixture was cooled and filtered through a pad of Celite, and the pad was washed with heptane. The filtrate was then collected and rotary concentrated. The crude product obtained was purified by silica gel column chromatography using heptane/DCM (v/
250mLの一つ口丸ビン中で、C12(1.85g、1.788mmol)を50mLのTHFに溶解した。次いで、N-ブロモスクシンイミド(NBS)(653mg、3.666mmol)を氷浴中の溶液に添加した。混合物を室温まで温め、20時間撹拌した。反応が完了した後に、ヘプタンおよび水を添加して、生成物を抽出した。有機層を回収し、水で2回洗浄した。有機溶媒をMgSO4で乾燥させ、回転濃縮によって溶媒を除去して、粗生成物を得た。その後、得られた粗生成物を、溶離剤としてヘプタン/DCM(v/v 95/5)を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。化合物C13を黒色の粘稠液として得た(1.96g、収率92.1%)。1H NMR (600 MHz, CDCl3): δ 8.73 (d, J = 5.4 Hz, 2H), 7.38 (s, 2H), 7.21 (t, J = 4.8 Hz, 2H), 2.88 (d, J = 8.4 Hz, 4H), 1.87 (m, 2H), 1.29 (m, 48H), 0.85 (m, 12H)。
C12 (1.85 g, 1.788 mmol) was dissolved in 50 mL of THF in a 250 mL single-necked round bottle. N-bromosuccinimide (NBS) (653 mg, 3.666 mmol) was then added to the solution in the ice bath. The mixture was allowed to warm to room temperature and stirred for 20 hours. After the reaction was completed, heptane and water were added to extract the product. The organic layer was collected and washed twice with water. The organic solvent was dried with MgSO 4 and the solvent was removed by rotary concentration to obtain the crude product. The crude product obtained was then purified by silica gel column chromatography using heptane/DCM (v/v 95/5) as eluent. Compound C13 was obtained as a black viscous liquid (1.96 g, yield 92.1%). 1 H NMR (600 MHz, CDCl 3 ): δ 8.73 (d, J = 5.4 Hz, 2H), 7.38 (s, 2H), 7.21 (t, J = 4.8 Hz, 2H), 2.88 (d, J = 8.4 Hz, 4H), 1.87 (m, 2H), 1.29 (m, 48H), 0.85 (m, 12H).
モノマーC30の調製
500mLの三つ口丸ビン中で、C15(5.0g、13.7mmol)を150mLの無水THFに溶解し、窒素下で-60℃に冷却した。n-ブチルリチウム(ヘキサン中2.5M)(5.76mL、14.4mmol)を溶液中にゆっくりと滴下した。反応物を-60℃で1時間撹拌した。その後、C17(2.9g、14.4mmol)を5mLの無水THFに溶解した。次いで、C17溶液を、-60℃でゆっくりとC15リチオ化溶液中に滴下した。次いで、反応物を室温までゆっくりと温め、さらに20時間撹拌した。その後、水を添加して反応を停止させ、有機溶媒を回転濃縮によって除去した。ヘプタンを添加し、有機層をブラインで3回洗浄した。有機溶剤をMgSO4で乾燥させた。生成物は、さらに精製することなく、真空下で有機溶媒を除去した後に得られた。化合物C19を淡黄色液体として得た(196.7g、収率92.5%)。1H NMR (600 MHz, CDCl3) C19: δ 7.23 (s, 1H), 7.05 (s, 1H), 2.68 (m, 2H), 1.69 (m, 1H), 1.35 (m, 32H), 0.98 (m, 6H), and 0.44 (m, 9H)。
Preparation of monomer C30
In a 500 mL three-necked round bottle, C15 (5.0 g, 13.7 mmol) was dissolved in 150 mL of anhydrous THF and cooled to −60° C. under nitrogen. n-Butyllithium (2.5M in hexane) (5.76 mL, 14.4 mmol) was slowly added dropwise into the solution. The reaction was stirred at -60°C for 1 hour. C17 (2.9 g, 14.4 mmol) was then dissolved in 5 mL of anhydrous THF. The C17 solution was then slowly added dropwise into the C15 lithiation solution at -60°C. The reaction was then slowly warmed to room temperature and stirred for an additional 20 hours. The reaction was then quenched by the addition of water and the organic solvent was removed by rotary concentration. Heptane was added and the organic layer was washed three times with brine. The organic solvent was dried with MgSO4 . The product was obtained after removing the organic solvent under vacuum without further purification. Compound C19 was obtained as a pale yellow liquid (196.7 g, yield 92.5%). 1 H NMR (600 MHz, CDCl 3 ) C19: δ 7.23 (s, 1H), 7.05 (s, 1H), 2.68 (m, 2H), 1.69 (m, 1H), 1.35 (m, 32H), 0.98 ( m, 6H), and 0.44 (m, 9H).
500mLの三つ口丸ビン中で、C26(5g、15.22mmol)を75mLのエタノール(EtOH)および125mLのTHFの混合物に溶解し、氷浴中で冷却した。次いで、水素化ホウ素ナトリウム(NaBH4)(11.5g、304mmol)を氷浴中で少しずつゆっくりと反応物に添加した。混合物を氷浴中でさらに30分間撹拌し、次いで室温まで温め、1時間撹拌した。反応が完了した後に、混合物を吸引ろ過して、固体を除去した。ろ液を回収し、回転濃縮した。得られた粗生成物を酢酸エチル(EA)に溶解し、水で3回洗浄した。有機層を回収し、MgSO4で水分を除去し、回転濃縮した。真空で溶媒を除去した後に、化合物C27をさらに精製することなく白色固体として得た(4.5g、収率98%)。1H NMR (500 MHz, CDCl3) of the 化合物 C27: δ 7.12 (s, 1H), 4.11 (m, 2H), 3.83 (m, 2H)。
In a 500 mL three-necked round bottle, C26 (5 g, 15.22 mmol) was dissolved in a mixture of 75 mL ethanol (EtOH) and 125 mL THF and cooled in an ice bath. Sodium borohydride (NaBH 4 ) (11.5 g, 304 mmol) was then slowly added to the reaction in portions in an ice bath. The mixture was stirred in the ice bath for a further 30 minutes, then warmed to room temperature and stirred for 1 hour. After the reaction was completed, the mixture was filtered with suction to remove solids. The filtrate was collected and rotary concentrated. The obtained crude product was dissolved in ethyl acetate (EA) and washed three times with water. The organic layer was collected, dried with MgSO 4 and rotary concentrated. After removing the solvent in vacuo, compound C27 was obtained as a white solid without further purification (4.5 g, 98% yield). 1H NMR (500 MHz, CDCl3 ) of the compound C27: δ 7.12 (s, 1H), 4.11 (m, 2H), 3.83 (m, 2H).
250mL三つ口丸ビン中で、C27(4.5g、14.98mmol)およびSeO2(2g、17.98mmol)を135mLエタノールと混合した。混合物を75℃まで温め、20時間撹拌した。反応が完了した後に、混合物を冷却した。生成物を氷浴中でゆっくりと沈殿させた。沈殿物、白色固体、を吸引ろ過によって回収し、エタノールで洗浄し、真空で溶媒を除去した。化合物C28を白色固体として得た(4.9g、収率87%)。1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.89 (s, 1H)。
In a 250 mL three-necked round bottle, C27 (4.5 g, 14.98 mmol) and SeO 2 (2 g, 17.98 mmol) were mixed with 135 mL ethanol. The mixture was warmed to 75°C and stirred for 20 hours. After the reaction was completed, the mixture was cooled. The product was slowly precipitated in an ice bath. The precipitate, a white solid, was collected by suction filtration, washed with ethanol and the solvent removed in vacuo. Compound C28 was obtained as a white solid (4.9 g, yield 87%). 1H NMR (500 MHz, CDCl3 ): δ 7.89 (s, 1H).
100mLの三つ口丸ビン中で、C28(1.0g、2.66mmol)およびC19(3.1g、5.86mmol)を30mLのTHFに溶解した。溶液をアルゴンでパージした。次いで、Pd2dba3(196mg、0.214mmol)およびP(o-tol)3(260mg、0.852mmol)をアルゴン下で溶液に添加した。混合物を66℃まで加熱し、24時間撹拌した。反応が終了すると、混合物をシリカゲルおよびセライトパッドを通してろ過し、パッドをTHFで洗浄した。その後、ろ液を回収し、回転濃縮した。得られた粗生成物を、溶離剤としてヘプタン/DCM(v/v 2/1)を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。化合物C29を淡橙色固体として得た(0.5g、収率19%)。1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.86 (s, 1H), 7.84 (d, J = 1.0 Hz, 1H), 7.42 (d, J = 1.5 Hz, 1H), 7.13 (J = 1.0 Hz, 1H), 7.07 (d, J = 1.0 Hz, 1H), 2.63 (d, J = 7.5 Hz, 2H), 2.62 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 1.67 (m, 2H), 1.31-1.25 (m, 64 Hz), 0.88-0.85 (m, 12 Hz)。
In a 100 mL three-necked round bottle, C28 (1.0 g, 2.66 mmol) and C19 (3.1 g, 5.86 mmol) were dissolved in 30 mL of THF. The solution was purged with argon. Pd 2 dba 3 (196 mg, 0.214 mmol) and P(o-tol) 3 (260 mg, 0.852 mmol) were then added to the solution under argon. The mixture was heated to 66°C and stirred for 24 hours. Once the reaction was complete, the mixture was filtered through a pad of silica gel and Celite, and the pad was washed with THF. The filtrate was then collected and rotary concentrated. The crude product obtained was purified by silica gel column chromatography using heptane/DCM (v/
100mLの二つ口丸ビン中で、C29(1.9g、2.02mmol)を57mLのTHFに溶解した。次いで、NBS(897mg、5.04mmol)を室温で溶液に添加した。混合物を室温で2時間攪拌した。反応が完了した後に、生成物を水/ヘプタンで3回抽出した。有機層を回収し、水を除去し、回転濃縮した。その後、得られた粗生成物を、溶離剤としてヘプタン/DCM(v/v 9/1)を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。化合物C30を淡橙色固体として得た(1.70g、収率77%)。1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.80 (s, 1H), 7.62 (s, 1H), 7.39 (s, 1H), 2.57 (d, J = 7.0 Hz, 2H), 2.56 (d, J = 6.5 Hz, 2H), 1.72 (m, 2H), 1.25 (m, 64H), 0.86 (m, 12H)。
C29 (1.9 g, 2.02 mmol) was dissolved in 57 mL of THF in a 100 mL two-necked round bottle. NBS (897 mg, 5.04 mmol) was then added to the solution at room temperature. The mixture was stirred at room temperature for 2 hours. After the reaction was completed, the product was extracted three times with water/heptane. The organic layer was collected, water removed and rotary concentrated. The obtained crude product was then purified by silica gel column chromatography using heptane/DCM (v/v 9/1) as eluent. Compound C30 was obtained as a pale orange solid (1.70 g, 77% yield). 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 7.80 (s, 1H), 7.62 (s, 1H), 7.39 (s, 1H), 2.57 (d, J = 7.0 Hz, 2H), 2.56 (d, J = 6.5 Hz, 2H), 1.72 (m, 2H), 1.25 (m, 64H), 0.86 (m, 12H).
モノマーC44の調製
250mLの三つ口丸ビン中で、C40(3g、9.09mmol)を45mLのEtOHおよび45mLのTHFの混合物に溶解し、氷浴中で冷却した。次いで、NaBH4(6.9g、182mmol)を、氷浴中で、反応物に少しずつゆっくりと添加した。混合物を氷浴中でさらに30分間撹拌し、次いで室温まで温め、1時間撹拌した。反応が完了した後に、混合物を吸引ろ過して固体を除去した。ろ液を回収し、回転濃縮して粗生成物を得た。得られた粗生成物を酢酸エチルに溶解し、水で3回洗浄した。有機層は、MgSO4で水分を除去し、回転濃縮した。真空で溶媒を除去した後、化合物C41をさらに精製することなく白色固体として得た(2.1g、収率76%)。
Preparation of monomer C44
In a 250 mL three-necked round bottle, C40 (3 g, 9.09 mmol) was dissolved in a mixture of 45 mL EtOH and 45 mL THF and cooled in an ice bath. NaBH 4 (6.9 g, 182 mmol) was then slowly added to the reaction in portions in an ice bath. The mixture was stirred in the ice bath for an additional 30 minutes, then warmed to room temperature and stirred for 1 hour. After the reaction was completed, the mixture was filtered with suction to remove solids. The filtrate was collected and rotary concentrated to obtain the crude product. The obtained crude product was dissolved in ethyl acetate and washed three times with water. The organic layer was dried with MgSO 4 and rotary concentrated. After removing the solvent in vacuo, compound C41 was obtained as a white solid without further purification (2.1 g, 76% yield).
250mLの三つ口丸ビン中で、C1(20.0g、169mmol)を100mLの無水テトラヒドロフラン(THF)に溶解し、窒素下で15℃に冷却した。n-ブチルリチウム(ヘキサン中2.5M)(45.0mL、113mmol)を溶液中にゆっくりと滴下した。溶液を1時間撹拌した。次いで、15℃で、C2(33.3g、112mmol)を溶液中に滴下した。反応物を室温まで温め、20時間撹拌した。その後、水を加えて反応を停止させ、有機溶媒を回転濃縮によって除去した。ヘプタンを添加し、有機層を水で3回洗浄した。有機層をMgSO4で乾燥させ、回転濃縮によって溶媒を除去して粗生成物を得た。真空蒸留(0.25torr、150℃)を利用して、粗生成物中の出発物質および不純物を除去した。残留物を回収し、溶離剤としてヘプタンを用いたフラッシュシリカゲルカラムによって精製した。化合物C4を淡黄色油状物として得た(17.5g、収率54.3%)。
In a 250 mL three-necked round bottle, C1 (20.0 g, 169 mmol) was dissolved in 100 mL of anhydrous tetrahydrofuran (THF) and cooled to 15° C. under nitrogen. n-Butyllithium (2.5M in hexanes) (45.0 mL, 113 mmol) was slowly added dropwise into the solution. The solution was stirred for 1 hour. C2 (33.3 g, 112 mmol) was then added dropwise into the solution at 15°C. The reaction was allowed to warm to room temperature and stirred for 20 hours. The reaction was then quenched by adding water and the organic solvent was removed by rotary concentration. Heptane was added and the organic layer was washed three times with water. The organic layer was dried with MgSO 4 and the solvent was removed by rotary concentration to obtain the crude product. Vacuum distillation (0.25 torr, 150° C.) was utilized to remove starting materials and impurities in the crude product. The residue was collected and purified by flash silica gel column using heptane as eluent. Compound C4 was obtained as a pale yellow oil (17.5 g, yield 54.3%).
500mLの三つ口丸ビン中で、C4(17.4g、60.7mmol)を140mLの無水THFに溶解し、アルゴン下で10℃に冷却した。n-ブチルリチウム(ヘキサン中2.5M)(24.3mL、60.7mmol)を溶液中にゆっくりと滴下した。溶液を1時間撹拌した。臭化銅(I)(CuBr)(8.7g、60.7mmol)、臭化リチウム(LiBr)(5.3g、60.7mmol)、および140mLの無水THFを、アルゴン下で、第2の500mLの三つ口丸ビンに充填した。その後、第1の三つ口丸ビン中の溶液を、10℃で、二重先端針を通して、第2の三つ口丸ビン中の混合物中に添加した。混合物をさらに1時間撹拌した。次いで、10℃で、二塩化オキサリル(3.5g、27.6mmol)を混合物中に添加した。反応物を室温まで温め、20時間撹拌した。その後、水を添加して反応を停止させ、有機溶媒を回転濃縮によって除去した。ヘプタンを添加し、有機層を水で3回洗浄した。有機層をMgSO4で乾燥させ、回転濃縮によって溶媒を除去して、粗生成物を得た。得られた粗生成物を、溶離剤としてヘプタン/DCM(v/v 9/1)を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。化合物C6を黄色油状物として得た(13.3g、収率76.6%)。
In a 500 mL three-necked round bottle, C4 (17.4 g, 60.7 mmol) was dissolved in 140 mL of anhydrous THF and cooled to 10° C. under argon. n-Butyllithium (2.5M in hexane) (24.3 mL, 60.7 mmol) was slowly added dropwise into the solution. The solution was stirred for 1 hour. Copper(I) bromide (CuBr) (8.7 g, 60.7 mmol), lithium bromide (LiBr) (5.3 g, 60.7 mmol), and 140 mL of anhydrous THF were added to a second 500 mL under argon. It was filled into a three-necked round bottle. The solution in the first three-necked bottle was then added through a double-tipped needle into the mixture in the second three-necked bottle at 10°C. The mixture was stirred for an additional hour. Then, at 10° C., oxalyl dichloride (3.5 g, 27.6 mmol) was added into the mixture. The reaction was allowed to warm to room temperature and stirred for 20 hours. The reaction was then quenched by the addition of water and the organic solvent was removed by rotary concentration. Heptane was added and the organic layer was washed three times with water. The organic layer was dried with MgSO 4 and the solvent was removed by rotary concentration to give the crude product. The crude product obtained was purified by silica gel column chromatography using heptane/DCM (v/v 9/1) as eluent. Compound C6 was obtained as a yellow oil (13.3 g, 76.6% yield).
250mL丸ビン中で、C41(2.1g、6.96mmol)、C6(4.6g、7.65mmol)および63mLの酢酸を混合した。反応物を120℃まで加熱し、窒素下で18時間撹拌した。反応が完了すると、混合物を室温に冷却し、次いで生成物をDCM/水で3回抽出した。有機層をMgSO4で乾燥させ、溶媒を回転濃縮によって除去した。得られた粗生成物を、溶離剤としてヘプタン/DCM(v/v 2/1)を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。化合物C42を赤色固体として得た(3.2g、収率51%)。1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.35 (m, 2H), 2.18 (d, J = 7.2 Hz, 4H), 1.78 (m, 2H), 1.36-1.28 (m, 32H), 0.91-0.86 (m, 12H)。
In a 250 mL round bottle, C41 (2.1 g, 6.96 mmol), C6 (4.6 g, 7.65 mmol) and 63 mL of acetic acid were mixed. The reaction was heated to 120° C. and stirred under nitrogen for 18 hours. Once the reaction was completed, the mixture was cooled to room temperature and then the product was extracted with DCM/water three times. The organic layer was dried with MgSO 4 and the solvent was removed by rotary evaporation. The crude product obtained was purified by silica gel column chromatography using heptane/DCM (v/
100mLの三つ口丸ビン中で、C42(2.4g、2.67mmol)およびC11(2.5g、6.72mmol)を72mLのTHFに溶解した。溶液をアルゴンで30分間パージした。次いで、Pd2dba3(98mg、0.107mmol)およびP(o-tol)3(130mg、0.426mmol)をアルゴン下で溶液に添加した。混合物を66℃まで加熱し、24時間撹拌した。反応が終了すると、混合物をシリカゲルおよびセライトパッドを通してろ過し、パッドをTHFで洗浄した。その後、ろ液を回収し、回転濃縮によって溶媒を除去した。得られた粗生成物を、溶離剤としてヘプタン/トルエン(v/v 7/1)を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。化合物C43を赤色油状物として得た(1.4g、収率58%)。1H NMR (600 MHz, CDCl3): δ 7.99 (d, J = 4.8 Hz, 2H), 7.65 (d, J = 6.6 Hz, 2H), 7.35 (s, 1H), 7.25 (m, 2H), 2.82 (d, J = 8.4 Hz, 4H), 1.79 (m, 2H), 1.38-1.24 (m, 32H), 0.94-0.88 (m, 12H)。
In a 100 mL three-necked round bottle, C42 (2.4 g, 2.67 mmol) and C11 (2.5 g, 6.72 mmol) were dissolved in 72 mL of THF. The solution was purged with argon for 30 minutes. Pd 2 dba 3 (98 mg, 0.107 mmol) and P(o-tol) 3 (130 mg, 0.426 mmol) were then added to the solution under argon. The mixture was heated to 66°C and stirred for 24 hours. Once the reaction was complete, the mixture was filtered through a pad of silica gel and Celite, and the pad was washed with THF. The filtrate was then collected and the solvent removed by rotary concentration. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography using heptane/toluene (v/v 7/1) as eluent. Compound C43 was obtained as a red oil (1.4 g, 58% yield). 1 H NMR (600 MHz, CDCl 3 ): δ 7.99 (d, J = 4.8 Hz, 2H), 7.65 (d, J = 6.6 Hz, 2H), 7.35 (s, 1H), 7.25 (m, 2H), 2.82 (d, J = 8.4 Hz, 4H), 1.79 (m, 2H), 1.38-1.24 (m, 32H), 0.94-0.88 (m, 12H).
100mLの二つ口丸ビン中で、C43(1.3g、1.44mmol)を39mLのTHFに溶解した。次いで、NBS(565mg、3.18mmol)を溶液に添加した。混合物を40℃まで加熱し、18時間撹拌した。反応が完了した後に、生成物をヘプタン/水で3回抽出した。有機層をMgSO4で乾燥させ、回転濃縮によって溶媒を除去した。その後、得られた粗生成物を、溶離剤としてヘプタン/DCM(v/v 3/1)を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。化合物C44を赤色油状物として得た(1.4g、収率92%)。1H NMR (600 MHz, CDCl3): δ 7.75 (d, J = 4.2 Hz, 2H), 7.34 (s, 2H), 7.18 (d, J = 4.2 Hz, 2H), 2.84 (d, J = 6.6 Hz, 4H), 1.83 (m, 2H), 1.40-1.26 (m, 32H), 0.91 (t, J = 6.6 Hz, 6H), 0.87 (t, J = 6.6 Hz, 6H)。
C43 (1.3 g, 1.44 mmol) was dissolved in 39 mL of THF in a 100 mL two-necked round bottle. NBS (565 mg, 3.18 mmol) was then added to the solution. The mixture was heated to 40°C and stirred for 18 hours. After the reaction was completed, the product was extracted with heptane/water three times. The organic layer was dried with MgSO 4 and the solvent was removed by rotary concentration. The obtained crude product was then purified by silica gel column chromatography using heptane/DCM (v/v 3/1) as eluent. Compound C44 was obtained as a red oil (1.4 g, 92% yield). 1 H NMR (600 MHz, CDCl 3 ): δ 7.75 (d, J = 4.2 Hz, 2H), 7.34 (s, 2H), 7.18 (d, J = 4.2 Hz, 2H), 2.84 (d, J = 6.6 Hz, 4H), 1.83 (m, 2H), 1.40-1.26 (m, 32H), 0.91 (t, J = 6.6 Hz, 6H), 0.87 (t, J = 6.6 Hz, 6H).
モノマーC51の調製
250mLの三つ口丸ビン中で、C37(2.0g、6.80mmol)およびC19(9.0g、17.01mmol)を60mLのTHFに溶解した。溶液をアルゴンでパージした。次いで、Pd2dba3(249mg、0.272mmol)およびP(o-tol)3(331mg、1.089mmol)をアルゴン下で溶液に添加した。混合物を66℃まで加熱し、18時間撹拌した。反応が終了すると、混合物をシリカゲルおよびセライトパッドを通してろ過し、パッドをTHFで洗浄した。その後、ろ液を回収し、回転濃縮によって溶媒を除去した。得られた粗生成物を、溶離剤としてヘプタン/DCM(v/v 3/1)を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。化合物C50を淡橙色固体として得た(4.5g、収率77%)。1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 8.10 (d, J = 1.5 Hz, 1H) 7.87 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.82 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.28 (s, 1H), 7.08 (d, J = 1.0 Hz, 1H), 7.01 (d, J = 1.0 Hz, 1H), 2.63 (m, 4H), 1.68 (m, 2H), 1.38-1.21 (m, 64H), 0.87 (m, 12H)。
Preparation of monomer C51
In a 250 mL three-necked round bottle, C37 (2.0 g, 6.80 mmol) and C19 (9.0 g, 17.01 mmol) were dissolved in 60 mL of THF. The solution was purged with argon. Pd 2 dba 3 (249 mg, 0.272 mmol) and P(o-tol) 3 (331 mg, 1.089 mmol) were then added to the solution under argon. The mixture was heated to 66°C and stirred for 18 hours. Once the reaction was complete, the mixture was filtered through a pad of silica gel and Celite, and the pad was washed with THF. The filtrate was then collected and the solvent removed by rotary concentration. The crude product obtained was purified by silica gel column chromatography using heptane/DCM (v/v 3/1) as eluent. Compound C50 was obtained as a pale orange solid (4.5 g, 77% yield). 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 8.10 (d, J = 1.5 Hz, 1H) 7.87 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.82 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.28 (s , 1H), 7.08 (d, J = 1.0 Hz, 1H), 7.01 (d, J = 1.0 Hz, 1H), 2.63 (m, 4H), 1.68 (m, 2H), 1.38-1.21 (m, 64H) , 0.87 (m, 12H).
250mLの二つ口丸ビン中で、C50(4.5g、5.22mmol)を135mLのTHFに溶解した。次いで、NBS(2.05g、11.49mmol)を室温で前記溶液に添加した。混合物を2時間攪拌した。反応が完了した後に、生成物をヘプタン/水で3回抽出した。水を有機層から除去し、溶媒を回転蒸発によって除去した。その後、得られた粗生成物を、溶離剤としてヘプタンを用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。化合物C51を淡橙色固体として得た(4.8g、収率87%)。1H NMR (500 MHz, CDCl3) of the 化合物 C51: δ 7.85 (s, 1H), 7.80 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.75 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.12 (s, 1H), 2.57 (m, 4H), 1.73 (m, 2H), 1.38-1.21 (m, 64H), 0.87 (m, 12H)。
C50 (4.5 g, 5.22 mmol) was dissolved in 135 mL of THF in a 250 mL two-necked round bottle. NBS (2.05 g, 11.49 mmol) was then added to the solution at room temperature. The mixture was stirred for 2 hours. After the reaction was completed, the product was extracted with heptane/water three times. Water was removed from the organic layer and the solvent was removed by rotary evaporation. Thereafter, the obtained crude product was purified by silica gel column chromatography using heptane as eluent. Compound C51 was obtained as a pale orange solid (4.8 g, 87% yield). 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ) of the compound C51: δ 7.85 (s, 1H), 7.80 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.75 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.12 (s , 1H), 2.57 (m, 4H), 1.73 (m, 2H), 1.38-1.21 (m, 64H), 0.87 (m, 12H).
モノマーC54の調製
100mLの三つ口丸ビン中で、C42(1.5g、1.68mmol)およびC52(1.5g、3.69mmol)を45mLのTHFに溶解した。溶液をアルゴンでパージした。次いで、Pd2dba3(61mg、0.067mmol)およびP(o-tol)3(82mg、0.269mmol)をアルゴン下で溶液に添加した。混合物を66℃まで加熱し、3時間撹拌した。反応が終了すると、混合物をシリカゲルおよびセライトパッドを通してろ過し、パッドをTHFで洗浄した。その後、ろ液を回収し、回転濃縮によって溶媒を除去した。得られた粗生成物を、溶離剤としてヘプタンを用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。化合物C53を赤色油状物として得た(1.9g、収率92%)。1H NMR (600 MHz, CDCl3): δ 7.85 (s, 2H), 7.35 (s, 2H), 7.24 (s, 2H), 2.81 (d, J = 7.2 Hz, 4H), 2.71 (t, J = 7.8 Hz, 4H), 1.79 (m, 2H), 1.71 (m, 4H), 1.42-1.26 (m, 68H), 0.91 (t, J = 6.6 Hz, 6H), 0.89-0.86 (m, 12H)。
Preparation of monomer C54
In a 100 mL three-necked round bottle, C42 (1.5 g, 1.68 mmol) and C52 (1.5 g, 3.69 mmol) were dissolved in 45 mL of THF. The solution was purged with argon. Pd 2 dba 3 (61 mg, 0.067 mmol) and P(o-tol) 3 (82 mg, 0.269 mmol) were then added to the solution under argon. The mixture was heated to 66°C and stirred for 3 hours. Once the reaction was complete, the mixture was filtered through a pad of silica gel and Celite, and the pad was washed with THF. The filtrate was then collected and the solvent removed by rotary concentration. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography using heptane as eluent. Compound C53 was obtained as a red oil (1.9 g, 92% yield). 1 H NMR (600 MHz, CDCl 3 ): δ 7.85 (s, 2H), 7.35 (s, 2H), 7.24 (s, 2H), 2.81 (d, J = 7.2 Hz, 4H), 2.71 (t, J = 7.8 Hz, 4H), 1.79 (m, 2H), 1.71 (m, 4H), 1.42-1.26 (m, 68H), 0.91 (t, J = 6.6 Hz, 6H), 0.89-0.86 (m, 12H) .
100mLの二つ口丸ビン中で、C53(1.9g、1.54mmol)を57mLのTHFに溶解した。次いで、NBS(601mg、3.74mmol)を溶液に添加した。混合物を室温で2.5時間撹拌した。反応が完了した後に、生成物をヘプタン/水で3回抽出した。有機層をMgSO4で乾燥させ、回転濃縮によって溶媒を除去した。その後、得られた粗生成物を溶離剤としてヘプタンを用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。化合物C54を赤色油状物として得た(1.8g、収率84%)。1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.70 (s, 2H), 7.34 (s, 2H), 2.83 (d, J = 7.0 Hz, 4H), 2.65 (t, J = 7.5 Hz, 4H), 1.82 (m, 2H), 1.65 (m, 4H), 1.38-1.26 (m, 68H), 0.91-0.85 (m, 18H)。
C53 (1.9 g, 1.54 mmol) was dissolved in 57 mL of THF in a 100 mL two-necked round bottle. NBS (601 mg, 3.74 mmol) was then added to the solution. The mixture was stirred at room temperature for 2.5 hours. After the reaction was completed, the product was extracted with heptane/water three times. The organic layer was dried with MgSO 4 and the solvent was removed by rotary concentration. Thereafter, the obtained crude product was purified by silica gel column chromatography using heptane as an eluent. Compound C54 was obtained as a red oil (1.8 g, 84% yield). 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 7.70 (s, 2H), 7.34 (s, 2H), 2.83 (d, J = 7.0 Hz, 4H), 2.65 (t, J = 7.5 Hz, 4H), 1.82 (m, 2H), 1.65 (m, 4H), 1.38-1.26 (m, 68H), 0.91-0.85 (m, 18H).
ポリマー1の合成は、以下の式で表される:
C49(162.6mg、0.263mmol)、C13(156.8mg、0.132mmol)、C30(145.0mg、0.132mmol)、Pd2dba3(2.41mg、0.0026mmol)、およびP(o-tol)3(3.21mg、0.0105mmol)を、100mLの二つ口丸ビン中で混合した。系を30分間真空にし、アルゴンで埋め戻した。11.4mLのクロロベンゼンをアルゴンでパージし、次いで、混合物に添加した。混合物を130℃まで加熱し、2.5時間撹拌した。反応が完了した後に、ポリマーをメタノール中で沈殿させ、ろ過した。固体をアセトンで洗浄し、真空下で乾燥させた。次いで、ポリマーを、メタノールおよびジクロロメタンを順に用いたソックスレー抽出によって精製した(各ステップは18時間)。その後、残留固体を回収した。残留固体をクロロベンゼンに溶解し、120℃で1時間撹拌し、MeOH中で沈殿させ、ろ過した。固体を回収し、アセトンで洗浄し、真空で溶媒を除去した。ポリマー1を黒色固体として得た(285mg、収率85%)。
The synthesis of
C49 (162.6 mg, 0.263 mmol), C13 (156.8 mg, 0.132 mmol), C30 (145.0 mg, 0.132 mmol), Pd2dba3 ( 2.41 mg, 0.0026 mmol), and P( o-tol) 3 (3.21 mg, 0.0105 mmol) were mixed in a 100 mL two-necked round bottle. The system was evacuated for 30 minutes and backfilled with argon. 11.4 mL of chlorobenzene was purged with argon and then added to the mixture. The mixture was heated to 130°C and stirred for 2.5 hours. After the reaction was completed, the polymer was precipitated in methanol and filtered. The solid was washed with acetone and dried under vacuum. The polymer was then purified by Soxhlet extraction with methanol and dichloromethane sequentially (18 hours each step). The remaining solids were then collected. The remaining solid was dissolved in chlorobenzene, stirred at 120° C. for 1 hour, precipitated in MeOH and filtered. The solid was collected, washed with acetone and the solvent removed in vacuo.
ポリマー2の合成は、以下の式で表される:
ポリマー3の合成は、以下の式で表される:
C49(147.5mg、0.239mmol)、C13(142.2mg、0.120mmol)、C33(108.5mg、0.120mmol)、Pd2dba3(8.75mg、0.0096mmol)、およびP(o-tol)3(11.64mg、0.0382mmol)を、100mLの二つ口丸ビン中で混合した。系を30分間真空にし、アルゴンで埋め戻した。10.3mLのトルエンをアルゴンでパージし、次いで、混合物に添加した。混合物を90℃まで加熱し、45分間撹拌した。反応が完了した後に、ポリマーをメタノール中で沈殿させ、ろ過した。固体をアセトンで洗浄し、真空下で乾燥させた。次いで、ポリマーを、メタノールおよびジクロロメタンを順に用いたソックスレー抽出によって精製した(各ステップは18時間)。その後、残留固体を回収した。残留固体をクロロベンゼンに溶解し、120℃で1時間撹拌し、MeOH中で沈殿させ、ろ過した。固体を回収し、アセトンで洗浄し、真空で溶媒を除去した。ポリマー3を黒色固体として得た(250mg、収率72%)。
The synthesis of
The synthesis of polymer 3 is represented by the following formula:
C49 (147.5 mg, 0.239 mmol), C13 (142.2 mg, 0.120 mmol), C33 (108.5 mg, 0.120 mmol), Pd2dba3 ( 8.75 mg, 0.0096 mmol), and P( o-tol) 3 (11.64 mg, 0.0382 mmol) were mixed in a 100 mL two-necked round bottle. The system was evacuated for 30 minutes and backfilled with argon. 10.3 mL of toluene was purged with argon and then added to the mixture. The mixture was heated to 90°C and stirred for 45 minutes. After the reaction was completed, the polymer was precipitated in methanol and filtered. The solid was washed with acetone and dried under vacuum. The polymer was then purified by Soxhlet extraction with methanol and dichloromethane sequentially (18 hours each step). The remaining solids were then collected. The remaining solid was dissolved in chlorobenzene, stirred at 120° C. for 1 hour, precipitated in MeOH and filtered. The solid was collected, washed with acetone and the solvent removed in vacuo. Polymer 3 was obtained as a black solid (250 mg, 72% yield).
ポリマー4の合成は、以下の式で表される:
C49(152.7mg、0.247mmol)、C13(147.3mg、0.124mmol)、C36(146.5mg、0.124mmol)、Pd2dba3(2.27mg、0.0025mmol)、およびP(o-tol)3(3.01mg、0.0099mmol)を、100mLの二つ口丸ビン中で混合した。系を30分間真空にし、アルゴンで埋め戻した。10.7mLのクロロベンゼンをアルゴンでパージし、次いで、混合物に添加した。混合物を130℃まで加熱し、2.5時間撹拌した。反応が完了した後に、ポリマーをメタノール中で沈殿させ、ろ過した。固体をアセトンで洗浄し、真空下で乾燥させた。次いで、ポリマーを、メタノールおよびジクロロメタンを順に用いたソックスレー抽出によって精製した(各ステップは18時間)。その後、残留固体を回収した。残留固体をクロロベンゼンに溶解し、120℃で1時間撹拌し、MeOH中で沈殿させ、ろ過した。固体を回収し、アセトンで洗浄し、真空で溶媒を除去した。ポリマー4を黒色固体として得た(240mg、収率73%)。
The synthesis of polymer 4 is represented by the following formula:
C49 (152.7 mg, 0.247 mmol), C13 (147.3 mg, 0.124 mmol), C36 (146.5 mg, 0.124 mmol), Pd2dba3 ( 2.27 mg, 0.0025 mmol), and P( o-tol) 3 (3.01 mg, 0.0099 mmol) were mixed in a 100 mL two-necked round bottle. The system was evacuated for 30 minutes and backfilled with argon. 10.7 mL of chlorobenzene was purged with argon and then added to the mixture. The mixture was heated to 130°C and stirred for 2.5 hours. After the reaction was completed, the polymer was precipitated in methanol and filtered. The solid was washed with acetone and dried under vacuum. The polymer was then purified by Soxhlet extraction with methanol and dichloromethane sequentially (18 hours each step). The remaining solids were then collected. The remaining solid was dissolved in chlorobenzene, stirred at 120° C. for 1 hour, precipitated in MeOH and filtered. The solid was collected, washed with acetone and the solvent removed in vacuo. Polymer 4 was obtained as a black solid (240 mg, yield 73%).
ポリマー5の合成は、以下の式で表される:
ポリマー6の合成は、以下の式で表される:
C49(150.0mg、0.243mmol)、C13(144.5mg、0.122mmol)、C44(120.1mg、0.122mmol)、Pd2dba3(2.23mg、0.0024mmol)、およびP(o-tol)3(2.96mg、0.0097mmol)を、100mLの二つ口丸ビン中で混合した。系を30分間真空にし、アルゴンで埋め戻した。10.5mLのクロロベンゼンをアルゴンでパージし、次いで、混合物に添加した。混合物を130℃まで加熱し、22分間撹拌した。反応が完了した後に、ポリマーをメタノール中で沈殿させ、ろ過した。固体をアセトンで洗浄し、真空下で乾燥させた。次いで、ポリマーを、メタノールおよびジクロロメタンを順に用いたソックスレー抽出によって精製した(各ステップは18時間)。その後、残留固体を回収した。残留固体をクロロベンゼンに溶解し、120℃で1時間撹拌し、MeOH中で沈殿させ、ろ過した。固体を回収し、アセトンで洗浄し、真空で溶媒を除去した。ポリマー6を黒色固体として得た(260mg、収率85%)。
The synthesis of
The synthesis of polymer 6 is represented by the following formula:
C49 (150.0 mg, 0.243 mmol), C13 (144.5 mg, 0.122 mmol), C44 (120.1 mg, 0.122 mmol), Pd2dba3 ( 2.23 mg, 0.0024 mmol), and P( o-tol) 3 (2.96 mg, 0.0097 mmol) were mixed in a 100 mL two-necked round bottle. The system was evacuated for 30 minutes and backfilled with argon. 10.5 mL of chlorobenzene was purged with argon and then added to the mixture. The mixture was heated to 130°C and stirred for 22 minutes. After the reaction was completed, the polymer was precipitated in methanol and filtered. The solid was washed with acetone and dried under vacuum. The polymer was then purified by Soxhlet extraction with methanol and dichloromethane sequentially (18 hours each step). The remaining solids were then collected. The remaining solid was dissolved in chlorobenzene, stirred at 120° C. for 1 hour, precipitated in MeOH and filtered. The solid was collected, washed with acetone and the solvent removed in vacuo. Polymer 6 was obtained as a black solid (260 mg, 85% yield).
ポリマー7の合成は、以下の式で表される:
ポリマー8の合成は、以下の式で表される:
100mLの二つ口丸ビン中で、C49(150.3mg、0.245mmol)、C13(173.9mg、0.146mmol)、C51(102.6mg、0.097mmol)、Pd2dba3(8.92mg、0.0097mmol)、およびP(o-tol)3(11.86mg、0.0390mmol)を100mLの二つ口丸ビン中で混合した。系を30分間真空にし、アルゴンで埋め戻した。10.5mLのトルエンをアルゴンでパージし、次いで、混合物に添加した。混合物を90℃まで加熱し、2時間撹拌した。反応が完了した後に、ポリマーをメタノール中で沈殿させ、ろ過した。固体をアセトンで洗浄し、真空下で乾燥させた。次いで、ポリマーを、メタノールおよびジクロロメタンを順に用いたソックスレー抽出によって精製した(各ステップは18時間)。その後、残留固体を回収した。残留固体をトルエンに溶解し、120℃で1時間撹拌し、MeOH中で沈殿させ、ろ過した。固体を回収し、アセトンで洗浄し、真空で溶媒を除去した。ポリマー8を黒色固体として得た(240mg、収率79%)。
The synthesis of polymer 7 is represented by the following formula:
The synthesis of polymer 8 is represented by the following formula:
In a 100 mL two-necked round bottle, C49 (150.3 mg, 0.245 mmol), C13 (173.9 mg, 0.146 mmol), C51 (102.6 mg, 0.097 mmol), Pd 2 dba 3 (8. 92 mg, 0.0097 mmol) and P(o-tol) 3 (11.86 mg, 0.0390 mmol) were mixed in a 100 mL two-neck round bottle. The system was evacuated for 30 minutes and backfilled with argon. 10.5 mL of toluene was purged with argon and then added to the mixture. The mixture was heated to 90°C and stirred for 2 hours. After the reaction was completed, the polymer was precipitated in methanol and filtered. The solid was washed with acetone and dried under vacuum. The polymer was then purified by Soxhlet extraction with methanol and dichloromethane sequentially (18 hours each step). The remaining solids were then collected. The residual solid was dissolved in toluene, stirred at 120° C. for 1 hour, precipitated in MeOH and filtered. The solid was collected, washed with acetone and the solvent removed in vacuo. Polymer 8 was obtained as a black solid (240 mg, 79% yield).
ポリマー9の合成は、以下の式で表される:
C49(147.4mg、0.239mmol)、C13(142.2mg、0.119mmol)、C54(166.6mg、0.119mmol)、Pd2dba3(2.19mg、0.0024mmol)、およびP(o-tol)3(2.91mg、0.0096mmol)を、100mLの二つ口丸ビン中で混合した。系を30分間真空にし、アルゴンで埋め戻した。10.3mLのクロロベンゼンをアルゴンでパージし、次いで、混合物に添加した。混合物を130℃まで加熱し、18時間撹拌した。反応が完了した後に、ポリマーをメタノール中で沈殿させ、ろ過した。固体をアセトンで洗浄し、真空下で乾燥させた。次いで、ポリマーを、メタノールおよびジクロロメタンを順に用いたソックスレー抽出によって精製した(各ステップは18時間)。その後、残留固体を回収した。残留固体をクロロベンゼンに溶解し、120℃で1時間撹拌し、MeOH中で沈殿させ、ろ過した。固体を回収し、アセトンで洗浄し、真空で溶媒を除去した。ポリマー9を黒色固体として得た(285mg、収率84%)。
The synthesis of polymer 9 is represented by the following formula:
C49 (147.4 mg, 0.239 mmol), C13 (142.2 mg, 0.119 mmol), C54 (166.6 mg, 0.119 mmol), Pd2dba3 ( 2.19 mg, 0.0024 mmol), and P( o-tol) 3 (2.91 mg, 0.0096 mmol) were mixed in a 100 mL two-necked round bottle. The system was evacuated for 30 minutes and backfilled with argon. 10.3 mL of chlorobenzene was purged with argon and then added to the mixture. The mixture was heated to 130°C and stirred for 18 hours. After the reaction was completed, the polymer was precipitated in methanol and filtered. The solid was washed with acetone and dried under vacuum. The polymer was then purified by Soxhlet extraction with methanol and dichloromethane sequentially (18 hours each step). The remaining solids were then collected. The remaining solid was dissolved in chlorobenzene, stirred at 120° C. for 1 hour, precipitated in MeOH and filtered. The solid was collected, washed with acetone and the solvent removed in vacuo. Polymer 9 was obtained as a black solid (285 mg, yield 84%).
ポリマーPC1の合成は、以下の式で表される:
C49(150mg、0.243mmol)、C13(290mg、0.243mmol)、Pd2dba3(2.23mg、0.00243mmol)、およびP(o-tol)3(2.99mg、0.00972mmol)を、100mLの二つ口丸ビン中で混合した。系を30分間真空にし、アルゴンで埋め戻した。21.0mLのクロロベンゼンをアルゴンでパージし、次いで、混合物に添加した。混合物を130℃まで加熱し、15分間撹拌した。反応が完了した後に、ポリマーをメタノール中で沈殿させ、ろ過した。固体をアセトンで洗浄し、真空下で乾燥させた。次いで、ポリマーを、メタノールおよびジクロロメタンを順に用いたソックスレー抽出によって精製した(各ステップは18時間)。その後、残留固体を回収した。残留固体をクロロベンゼンに溶解し、120℃で1時間撹拌し、MeOH中で沈殿させ、ろ過した。固体を回収し、アセトンで洗浄し、真空で溶媒を除去した。比較ポリマーPC1を黒色固体として得た(103mg、収率31%)。
The synthesis of polymer PC1 is represented by the following formula:
C49 (150 mg, 0.243 mmol), C13 (290 mg, 0.243 mmol), Pd2dba3 ( 2.23 mg, 0.00243 mmol), and P(o-tol) 3 (2.99 mg, 0.00972 mmol). , mixed in a 100 mL two-necked round bottle. The system was evacuated for 30 minutes and backfilled with argon. 21.0 mL of chlorobenzene was purged with argon and then added to the mixture. The mixture was heated to 130°C and stirred for 15 minutes. After the reaction was completed, the polymer was precipitated in methanol and filtered. The solid was washed with acetone and dried under vacuum. The polymer was then purified by Soxhlet extraction with methanol and dichloromethane sequentially (18 hours each step). The remaining solids were then collected. The remaining solid was dissolved in chlorobenzene, stirred at 120° C. for 1 hour, precipitated in MeOH and filtered. The solid was collected, washed with acetone and the solvent removed in vacuo. Comparative polymer PC1 was obtained as a black solid (103 mg, 31% yield).
本発明の式における用語「n」は、整数且つn>1を意味する。 The term "n" in the formulas of the present invention means an integer and n>1.
本発明に係る有機半導体ポリマーの実施形態を表1に示す。 Table 1 shows embodiments of the organic semiconductor polymer according to the present invention.
さらに、本発明の有機半導体ポリマーは、光学デバイスもしくはシステム、光電子デバイスもしくはシステム、電子デバイスもしくはシステム、エレクトロルミネセンスデバイスもしくはシステム、または光電デバイスもしくはシステムにおける、電荷輸送、半導体、伝導性、光学伝導性または発光材料であり得る。本発明の有機半導体ポリマーは、通常、前記デバイスにおける薄層またはフィルムの形態で操作される。
Furthermore, the organic semiconducting polymers of the present invention have charge transport, semiconducting, conductive, optically conductive properties in optical devices or systems, optoelectronic devices or systems, electronic devices or systems, electroluminescent devices or systems, or optoelectronic devices or systems. Or it can be a luminescent material. The organic semiconducting polymers of the present invention are typically manipulated in the form of thin layers or films in the devices.
本発明に係る有機半導体ポリマーは、有機光電子デバイスにおける電子供与体またはp型半導体として適用することができる。それは、有機光検出器におけるn型およびp型の有機半導体ブレンドの形成において実現可能である。n型またはn型有機半導体という用語は、正孔密度よりも大きい伝導電子密度を有する外因性半導体として理解され、一方、p型またはp型有機半導体という用語は、電子密度よりも大きい伝導正孔密度を有する外因性半導体として理解される(J. Thewlis, Concise Dictionary of Physics, Pergamon Press, Oxford, 1973にも示されている)。 The organic semiconducting polymer according to the present invention can be applied as an electron donor or a p-type semiconductor in organic optoelectronic devices. It can be realized in the formation of n-type and p-type organic semiconductor blends in organic photodetectors. The term n-type or n-type organic semiconductor is understood as an extrinsic semiconductor with a conduction electron density greater than the hole density, while the term p-type or p-type organic semiconductor is understood as an extrinsic semiconductor with a conduction hole density greater than the electron density. It is understood as an extrinsic semiconductor with density (also shown in J. Thewlis, Concise Dictionary of Physics, Pergamon Press, Oxford, 1973).
有機オプトエレクトロニクスの適用において、本発明の有機半導体ポリマーは、コンポーネントを調製するために、電荷輸送、半導体、電気伝導性、光学伝導性、正孔ブロッキング、および電子ブロッキングを含む以下の特徴の少なくとも1つを有する1つ以上の小分子化合物またはポリマーを選択的に添加される。 In organic optoelectronic applications, the organic semiconducting polymers of the present invention may have at least one of the following characteristics to prepare components: charge transport, semiconducting, electrical conductivity, optical conductivity, hole blocking, and electron blocking. One or more small molecule compounds or polymers having one or more components are selectively added.
さらに、有機光電子デバイスの適用において、混合し、コンポーネントを調製するために、本発明の有機半導体ポリマーならびに/または電荷輸送、半導体、電気伝導性、光学伝導性、正孔ブロッキング、および電子ブロッキングなどの特性を有する1種以上の小分子化合物もしくはポリマーと、1種以上の有機溶媒(好ましくは、溶媒が、例えば、トルエン、o-キシレン、p-キシレン、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、1,3,5-トリメチルベンゼン、または1,2,4-トリメチルベンゼンなどの、脂肪族炭化水素、塩素化炭化水素、芳香族炭化水素、ケトン、エーテルおよびそれらの混合物である)と、が随意に含まれる。 Furthermore, in organic optoelectronic device applications, organic semiconducting polymers of the present invention and/or compounds such as charge transporting, semiconducting, electrical conductivity, optical conductivity, hole blocking, and electron blocking may be used to mix and prepare components. one or more small molecule compounds or polymers having properties and one or more organic solvents (preferably, the solvent is, for example, toluene, o-xylene, p-xylene, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3, aliphatic hydrocarbons, chlorinated hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, ketones, ethers, and mixtures thereof, such as 5-trimethylbenzene or 1,2,4-trimethylbenzene.
本発明に係る有機半導体ポリマーは、上述のデバイスの活性層において使用することができる。マイクロエレクトロニクス用途のために、コスト(単位面積当たり、より多くのデバイス)および電力消費を低減するために、小構造またはパターニング構造を製造する必要がある。電子デバイスまたは光電子デバイスにおいて薄層または薄いフィルムとして処理するために、本発明の有機半導体ポリマーから構成されるコンポーネントは、任意の適切な方法で堆積され得る。前記デバイスにおいて、溶液プロセスの技術は、真空蒸着よりも優れている。 The organic semiconducting polymer according to the invention can be used in the active layer of the above-mentioned devices. For microelectronic applications, there is a need to fabricate small or patterned structures to reduce cost (more devices per unit area) and power consumption. For processing as thin layers or thin films in electronic or optoelectronic devices, components composed of the organic semiconducting polymers of the invention may be deposited in any suitable manner. In said devices, solution processing technology is superior to vacuum deposition.
好ましい堆積方法は、限定されないが、ディップコーティング、スピンコーティング、インクジェット印刷、ノズル印刷、レリーフ印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、ブレードコーティング、ローラー印刷、リバースロールコーティング、平版印刷、ドライオフセット印刷、フレキソ印刷、ウェブ印刷、スプレーコーティング、カーテンコーティング、ブラシコーティング、スロットダイコーティングまたはパッド印刷を含む。 Preferred deposition methods include, but are not limited to, dip coating, spin coating, inkjet printing, nozzle printing, relief printing, screen printing, gravure printing, blade coating, roller printing, reverse roll coating, lithography, dry offset printing, flexography, Including web printing, spray coating, curtain coating, brush coating, slot die coating or pad printing.
本発明は、本発明の有機半導体ポリマーから構成されるコンポーネント、または本発明の有機半導体ポリマーから構成される前記コンポーネントを含む光電子デバイスを具現化する。 The present invention embodies a component composed of an organic semiconducting polymer of the present invention or an optoelectronic device comprising said component composed of an organic semiconducting polymer of the present invention.
本発明の第1の実施形態において、図1Aを参照すると、有機光電子デバイス10は、基板100と、電極モジュール110と、活性層120とを含む。電極モジュール110は、基板100上に配置され、電極モジュール110は、第1の電極112および第2の電極114を含み、活性層120は、第1の電極112と第2の電極114との間に配置される。第1の電極112は、基板100と活性層120との間に配置される。第2の電極114は、活性層120の上に位置する。
In a first embodiment of the invention, referring to FIG. 1A, an organic
この実施形態において、活性層120は、本発明に係る有機半導体ポリマーの少なくとも1種を含む。第1の電極112および第2の電極114の少なくとも一方は、透明または半透明である。
In this embodiment, the
本発明の第2の実施形態において、図1Bを参照すると、有機光電子デバイス10は、基板100と、電極モジュール110と、活性層120とを含む。電極モジュール110は、基板100上に配置され、電極モジュール110は、第1の電極112および第2の電極114を含み、活性層120は、第1の電極112と第2の電極114との間に配置される。第2の電極114は、基板100と活性層120との間に配置され、第1の電極112は、活性層120の上に位置する。
In a second embodiment of the invention, referring to FIG. 1B, an organic
基板100は、機械的強度、熱強度、および透明性を有する、ガラス基板または透明軟質基板であることが好ましい。透明軟質基材材料は、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニルコポリマー、エチレン-ビニルアルコールコポリマー、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ(メチルメタクリレート)、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマー、ポリフッ化ビニル、エチレン-テトラフルオロエチレンコポリマー、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレンコポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリビニリデンジフルオリド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリイミドなどを含む。
The
第1の電極112は、好ましくは、酸化インジウム、酸化スズ、およびフッ素ドープ酸化スズ(FTO)などの透明金属酸化物、または酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)などの複合金属酸化物である。
The
第2の電極114は、金属酸化物、金属(銀、アルミニウム、金)、導電性ポリマー、炭素系導体、金属化合物、または上述の材料のうちの2種以上から構成される導電性フィルムから選択され得る。
The
好ましい実施形態において、有機光電子デバイス10の活性層120は、少なくとも1種のp型有機半導体ポリマー(例えば、上述の本発明の有機半導体ポリマー)、および少なくとも1種のn型有機半導体化合物を含む。
In a preferred embodiment,
好ましい実施形態において、有機光電子デバイス10のn型有機半導体化合物は、次の化合物からなる群から選択される:
図1Cに示される第3の実施形態において、有機光電子デバイス10のコンポーネントは、前記第1の実施形態と同じ順序で配置されるが、有機光電子デバイス10は、第1の電極112と活性層120との間に配置された第1のキャリア輸送層130と、第2の電極114と活性層120との間に配置された第2のキャリア輸送層140とをさらに含む。
In a preferred embodiment, the n-type organic semiconductor compound of organic
In a third embodiment shown in FIG. 1C, the components of the organic
図1Dに示される第4の実施形態において、有機光電子デバイス10のコンポーネントは、前記第1の実施形態と同じ順序で配置されるが、有機光電子デバイス10は、第2の電極114と活性層120との間に配置された第1のキャリア輸送層130と、第1の電極112と活性層120との間に配置された第2のキャリア輸送層140とをさらに含む。
In a fourth embodiment shown in FIG. 1D, the components of the organic
図1Eに示される第5の実施形態において、有機光電子デバイス10のコンポーネントは、前記第2の実施形態と同じ順序で配置されるが、有機光電子デバイス10は、第2の電極114と活性層120との間に配置された第1のキャリア輸送層130と、第1の電極112と活性層120との間に配置された第2のキャリア輸送層140とをさらに含む。
In a fifth embodiment shown in FIG. 1E, the components of the organic
図1Fに示される第6の実施形態において、有機光電子デバイス10のコンポーネントは、前記第2の実施形態と同じ順序で配置されるが、有機光電子デバイス10は、第1の電極112と活性層120との間に配置された第1のキャリア輸送層130と、第2の電極114と活性層120との間に配置された第2のキャリア輸送層140をさらに含む。
In a sixth embodiment shown in FIG. 1F, the components of the organic
上述の第3~第6の実施形態において、第1のキャリア輸送層130のための材料は、以下から選択される:共役ポリマー電解質(例えば、PEDOT:PSS)、ポリマー酸(例えば、ポリアクリレート)、共役ポリマー(例えば、ポリ[ビス(4-フェニル)(2,4,6-トリメチルフェニル)アミン](PTAA))、絶縁ポリマー(例えば、ナフィオンフィルム、ポリエチレンイミンおよびポリスチレンスルホネート)、MoOx、NiOx、WOx、SnOxを含む金属酸化物でドープされたポリマー、金属酸化物(例えば、MoOx、NiOx、WOx、SnOx)、有機小分子化合物(例えば、N,N’-ジフェニル-N,N’-bis-(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))、またはそれらの組合せ。
In the third to sixth embodiments described above, the material for the first
上述の第3~第6の実施形態において、第2のキャリア輸送層140のための材料は、以下から選択される:共役ポリマー電解質(例えば、ポリエチレンイミン)、共役ポリマー(例えば、ポリ[3-(6-トリメチルアンモニウムヘキシル)チオフェン]、ポリ[9,9-ビス(2-エチルヘキシル)フルオレン]-b-ポリ[3-(6-トリメチルアンモニウムヘキシル)チオフェン]、またはポリ[(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)])、有機小分子化合物(例えば、トリス(8-ヒドロキシキノリン)アルミニウム(III)(Alq3)、4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン)、金属酸化物(例えば、ZnOx、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)、TiOxおよびそれらのナノ粒子)、塩(例えば、LiF、NaF、CsF、およびCsCO3)、およびアミン(例えば、第一級アミン、第二級アミン、および第三級アミン)。
In the third to sixth embodiments described above, the material for the second
本発明における有機半導体ポリマーの有機光電子デバイスにおいて有益な作用を発揮するために、本有機半導体ポリマーを含む光電子デバイスを作製し、対応する性能を試験し、収集した。結果を以下に示す:
有機半導体ポリマーのUV-VIS吸収特性
有機半導体ポリマーの吸収スペクトルは、UV-VIS分光光度計を用いて測定した。溶液UV-VIS吸収測定のために、試料の全てをクロロベンゼンに溶解し、次いで測定した。固体UV-VIS吸収測定のために、試料を薄いフィルムの形態に調製した。フィルム試料は、7~14mg/mLの固形分濃度を有する、o-キシレン中のそれらの溶液をスピンコーティングによってガラスプレート上に調製し、次いで測定した。吸収スペクトルを図2Aおよび図2Bに示し、測定結果を表2に示す。
In order to exhibit the beneficial effects of the organic semiconducting polymer in the present invention in organic optoelectronic devices, optoelectronic devices containing the present organic semiconducting polymer were fabricated, and the corresponding performance was tested and collected. The results are shown below:
UV-VIS Absorption Characteristics of Organic Semiconductor Polymer The absorption spectrum of the organic semiconductor polymer was measured using a UV-VIS spectrophotometer. For solution UV-VIS absorption measurements, all of the samples were dissolved in chlorobenzene and then measured. For solid state UV-VIS absorption measurements, samples were prepared in the form of thin films. Film samples were prepared on glass plates by spin coating their solutions in o-xylene with a solids concentration of 7-14 mg/mL and then measured. The absorption spectra are shown in FIGS. 2A and 2B, and the measurement results are shown in Table 2.
本有機半導体ポリマーP1~P9および比較ポリマーPC1の溶液およびフィルム形態の吸収スペクトルを、図2Aおよび図2Bに示す。比較ポリマーPC1は、交互コポリマーである。π-π*軌道遷移によるものである、本発明の全てのポリマーにおける500nmでの吸収ピークは別として、ポリマーPC1は、600~900nmでの吸収ピークを欠き、1000nmを超える吸収ピークのみを有する。一方、ポリマー1~9の吸収スペクトルは、2つの吸収ピークを有し、それぞれ1000nm未満および1000nmを超える。ポリマー1~9の全ては、1000nm~1400nmの領域において良好な吸収を示した。
The absorption spectra of the present organic semiconductor polymers P1 to P9 and comparative polymer PC1 in solution and film form are shown in FIGS. 2A and 2B. Comparative polymer PC1 is an alternating copolymer. Apart from the absorption peak at 500 nm in all polymers of the invention, which is due to the π-π* orbital transition, polymer PC1 lacks absorption peaks between 600 and 900 nm and has only absorption peaks above 1000 nm. On the other hand, the absorption spectra of
材料の電気化学的特性の測定
酸化特性は、サイクリックボルタンメトリー(CV)によって測定した。最高被占軌道(HOMO)は、式HOMO=-|4.71+Eox-Eferroncene|に従って計算した。光吸収開始(λonset)を、フィルム紫外-可視-近赤外(UV-Vis-NIR)吸収スペクトルで測定した。次に、光エネルギーギャップを、式Eg=1240/λonsetに従って計算した。最低空軌道(LUMO)は、式LUMO=HOMO+Eg
optに従って計算した。エネルギー準位を表2に示した。ポリマー1~9のエネルギー準位は、異なる第2の繰返し単位との共重合によって調整することができることは明らかである。結果は、本発明におけるポリマーが、電子-正孔対の解離のための十分な駆動力を提供することによって、種々の非フラーレンアクセプター(NFA)と適合する可能性を有することを示唆した。
Determination of the electrochemical properties of the materials The oxidation properties were determined by cyclic voltammetry (CV). The highest occupied orbital (HOMO) was calculated according to the formula HOMO=−|4.71+E ox −E ferroncene |. The optical absorption onset (λ onset ) was measured by film ultraviolet-visible-near-infrared (UV-Vis-NIR) absorption spectra. The optical energy gap was then calculated according to the formula E g =1240/λ onset . The lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) was calculated according to the formula LUMO=HOMO+E g opt . The energy levels are shown in Table 2. It is clear that the energy levels of
OPDデバイスの製造
シート抵抗が約15Ω/sqである、パターン化ITO(酸化インジウムスズ)で被覆したガラスを基板とした。当該基板を、水性界面活性剤溶液、脱イオン水、メタノール、アセトン、およびイソプロパノール中で、順次的な超音波処理をすることによって洗浄した(各ステップは15分間)。次に、ITO基板を、UV/オゾンクリーナーで30分間、さらに処理した。ITO基板に、3000rpmで40秒間、AZO(アルミニウムドープ酸化亜鉛)溶液をスピンコーティングし、空気中で、120℃で5分間焼きなましした。上記のN型およびP型の有機半導体材料をo-キシレンに溶解し、100℃で4時間撹拌することによって、活性層溶液を調製した。室温に冷却した後に、溶液を1.0μmの孔径の膜を通してろ過した。その後、基板上に溶液をスピンコートして活性層を形成した。活性層を100℃で5分間焼きなましし、次いで熱蒸発コーターに移した。PC1の活性層溶液を、ポリマー:N1=1:1の重量比で、o-キシレン中で調製する。P1、P4、P6およびP8の活性層溶液を、ポリマー:N1=1:1.5の重量比で、o-キシレン中で調製する。最後に、正孔輸送層としての8nmのMoO3と、電極としての100nmのAgとを、3×10-6Torrでの蒸発によって順に堆積させ、デバイスを、グローブボックス内でエポキシ樹脂を用いて封入した。ガラス/ITO/AZO/活性層/MoO3/Agの構造体を用いて、上述の有機光電子デバイスを研究した。
Fabrication of OPD Device The substrate was patterned ITO (indium tin oxide) coated glass with a sheet resistance of about 15 Ω/sq. The substrate was cleaned by sequential sonication in an aqueous surfactant solution, deionized water, methanol, acetone, and isopropanol (15 minutes each step). The ITO substrate was then further treated with a UV/ozone cleaner for 30 minutes. The ITO substrate was spin-coated with AZO (aluminum-doped zinc oxide) solution at 3000 rpm for 40 seconds and annealed in air at 120 °C for 5 minutes. An active layer solution was prepared by dissolving the above N-type and P-type organic semiconductor materials in o-xylene and stirring at 100° C. for 4 hours. After cooling to room temperature, the solution was filtered through a 1.0 μm pore size membrane. Thereafter, the solution was spin-coated onto the substrate to form an active layer. The active layer was annealed at 100° C. for 5 minutes and then transferred to a thermal evaporation coater. An active layer solution of PC1 is prepared in o-xylene at a weight ratio of polymer:N1=1:1. Active layer solutions of P1, P4, P6 and P8 are prepared in o-xylene in a weight ratio of polymer:N1=1:1.5. Finally, 8 nm of MoO 3 as a hole transport layer and 100 nm of Ag as an electrode were sequentially deposited by evaporation at 3 × 10 −6 Torr, and the device was assembled using epoxy resin in a glove box. Enclosed. The above-mentioned organic optoelectronic devices were investigated using the glass/ITO/AZO/active layer/MoO 3 /Ag structure.
OPD性能の測定
暗条件下(Jd,バイアス-8V)での電流密度-電圧(J-V)特性を、KeithleyTM 2400ソースメーターを用いて測定した。デバイスの光電流(Iph)特性を、大気中、室温、AM1.5G(100mWcm-2)下で、ソーラーシミュレーター(AM1.5Gフィルター付きキセノンランプを有する)によって測定した。ここでは、KG5フィルターを有する標準的なシリコンダイオードを参照セルとして使用して、光強度を較正し、スペクトルのミスマッチ部分を一致させた。外部量子効率(EQE)を外部量子効率測定器で測定し、測定域は300~1800nm(バイアス0約-4V)であった。光源較正はケイ素(300~1100nm)およびゲルマニウム(1100~1800nm)を使用する。応答性(R)および検出能(D)は、以下の式に従って計算した:
ここで、λは波長、qは電子電荷、hはプランク定数、cは光速、Jdは暗電流である。
Measurement of OPD Performance Current density-voltage (JV) characteristics under dark conditions (J d , bias -8V) were measured using a Keithley TM 2400 source meter. The photocurrent (I ph ) characteristics of the device were measured by a solar simulator (with an AM1.5G filtered xenon lamp) under AM1.5G (100 mW cm −2 ) at room temperature in air. Here, a standard silicon diode with a KG5 filter was used as a reference cell to calibrate the light intensity and match the mismatched parts of the spectrum. External quantum efficiency (EQE) was measured using an external quantum efficiency measuring device, and the measurement range was 300 to 1800 nm (
Here, λ is the wavelength, q is the electron charge, h is Planck's constant, c is the speed of light, and J d is the dark current.
暗条件下での対応するOPDの電流-電圧特性を図3Aに示した。対応するOPDデバイスの検出能を図3Bに示す。対応するOPDデバイスのEQE曲線を図3Cに示す。対応するOPDデバイスおよび比較例の性能を表3および表4に示す。 The current-voltage characteristics of the corresponding OPD under dark conditions are shown in FIG. 3A. The detection capability of the corresponding OPD device is shown in Figure 3B. The EQE curve of the corresponding OPD device is shown in FIG. 3C. The performances of the corresponding OPD devices and comparative examples are shown in Tables 3 and 4.
ここで、文献における比較例は、Small 2022, 2200580から選択され、ここで、使用される化合物構造は以下の通りである:
表3によれば、P1、P4、P6、およびP8ならびにN1のHOMOおよびLUMOオフセットは、電子-正孔対に解離した励起子を動作させるのに十分であった。P1、P4、P6、およびP8に基づくデバイスは、-2Vバイアス電圧下で、1600nmまで光電応答(EQE検出を伴う)を示し、1300nmでのそれらの検出能はすべて1×1010Jonesを上回った。
Here, the comparative example in the literature is selected from Small 2022, 2200580, where the compound structure used is as follows:
According to Table 3, the HOMO and LUMO offsets of P1, P4, P6, and P8 and N1 were sufficient to drive excitons dissociated into electron-hole pairs. Devices based on P1, P4, P6, and P8 showed photoelectric response (with EQE detection) up to 1600 nm under −2 V bias voltage, and their detectability at 1300 nm all exceeded 1 × 10 Jones. .
暗電流性能の比較:異なるバイアス下で、提示された有機半導体ポリマーP1、P4、P6、およびP8に基づくデバイスは、ただ1つの繰返し単位を有する比較例PC1よりもより良好な暗電流性能を有する。暗電流密度の1~1万倍の低下が達成された。デバイスの中で、最も低い暗電流密度は、1×10-6A/cm2であった。図3Aに示されるように、PC1に基づくデバイスは、バイアス変化に対してより敏感であり、暗電流の漏れは、バイアスが増加するにつれて、P1、P4、P6、およびP8よりもより深刻である。結果は、本有機半導体ポリマーの第2の繰返し単位がデバイス暗電流を効果的に抑制することを示した。 Comparison of dark current performance: Under different biases, devices based on the presented organic semiconductor polymers P1, P4, P6, and P8 have better dark current performance than comparative example PC1 with only one repeating unit. . A reduction of 10,000 to 10,000 times in dark current density was achieved. Among the devices, the lowest dark current density was 1×10 −6 A/cm 2 . As shown in Figure 3A, the device based on PC1 is more sensitive to bias changes, and the dark current leakage is more severe than P1, P4, P6, and P8 as the bias increases. . The results showed that the second repeat unit of the present organic semiconducting polymer effectively suppresses device dark current.
EQE性能の比較:P4およびP6に基づくデバイスは、PC1よりもより良好なEQEを示した。P4およびP6デバイスは、1300~1400nmで、5%を超えるEQEを有する。特に、実施形態におけるP6デバイスは、1300nmで20%までのEQEを有する。これらの結果は、ポリマーの第2の繰返し単位は、暗電流を抑制しながら、対応するデバイスのEQE性能を犠牲にしないことを示した。 Comparison of EQE performance: Devices based on P4 and P6 showed better EQE than PC1. P4 and P6 devices have EQE greater than 5% from 1300-1400 nm. In particular, P6 devices in embodiments have an EQE of up to 20% at 1300 nm. These results showed that the second repeat unit of the polymer suppresses dark current while not sacrificing the EQE performance of the corresponding devices.
検出性能の比較:提示された有機半導体ポリマーP1、P4、P6、およびP8に基づくデバイスは、比較例PC1と比較して、検出能が100倍増加している。良好な検出性能は、半導体ポリマー中に第2の繰返し単位を添加することによって、EQEを犠牲にすることなく暗電流を抑制した結果であった。 Comparison of detection performance: The devices based on the presented organic semiconducting polymers P1, P4, P6, and P8 have a 100-fold increase in detection power compared to comparative example PC1. The good detection performance was the result of suppressing dark current without sacrificing EQE by adding a second repeating unit into the semiconducting polymer.
結論として、光学バンドギャップが0.8eV未満の場合、本発明における有機半導体ポリマーは、-2V下で、交互コポリマーPC1と比較して、暗電流および検出能の両方においてより良好な対応するデバイス性能を有する。 In conclusion, when the optical bandgap is less than 0.8 eV, the organic semiconducting polymer in the present invention has better corresponding device performance in both dark current and detectability under −2 V compared to the alternating copolymer PC1. has.
さらに、表4に示されるように、実施形態におけるP4およびP6から構成されるコンポーネントを、スピンコーティング活性層のために、非ハロゲン化o-キシレンで処理した。P4およびP6に基づくOPDデバイスは、文献における比較例1および2よりも、1200nmでより良好な応答性および検出能を示した。特に、文献における比較例1および2の応答性および検出能は、1200nmから1400nmに減少したが、本発明の性能は維持された。 Additionally, as shown in Table 4, the components comprised of P4 and P6 in embodiments were treated with non-halogenated o-xylene for spin-coating active layers. OPD devices based on P4 and P6 showed better responsivity and detectability at 1200 nm than Comparative Examples 1 and 2 in the literature. In particular, the responsiveness and detectability of Comparative Examples 1 and 2 in the literature decreased from 1200 nm to 1400 nm, while the performance of the present invention was maintained.
当業者であれば、追加の利点および変更を容易に思い付くであろう。したがって、本発明はその広範な態様において、本明細書に示され且つ説明された特定の詳細、および代表的なデバイスに限定されない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって規定された一般的な発明概念の主旨または範囲から逸脱することなく、様々な変更を行なうことができる。 Additional advantages and modifications will readily occur to those skilled in the art. Therefore, the invention in its broader aspects is not limited to the specific details and representative devices shown and described herein. Accordingly, various changes may be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents.
まとめると、本発明の有機半導体ポリマーの環境に優しい溶媒への溶解性は良好であり、大量生産における溶液処理に有益である。さらに、本発明の有機半導体ポリマーに基づく有機光電子デバイスは、波長1300nm以上で優れた光応答および対応するデバイス性能を有する。
In summary, the organic semiconducting polymers of the present invention have good solubility in environmentally friendly solvents, which is beneficial for solution processing in mass production. Moreover, the organic optoelectronic devices based on the organic semiconducting polymers of the present invention have excellent photoresponse and corresponding device performance at wavelengths of 1300 nm and above.
Claims (11)
式中、Xは、式Iで表される第1の繰返し単位であり;
Yは、式IIで表される第2の繰返し単位であり;
A1基およびA2基は、電子吸引基であり、前記A1基は前記A2基とは異なり、前記A2基は、
を含まず;
D1基およびD2基は、電子供与基であり;
sp1~sp4は、非置換アリーレン基、置換アリーレン基、非置換ヘテロアリーレン基、および置換ヘテロアリーレン基からなる群から独立して選択され;
aおよびbは実数であり、0<a<1、0<b<1、a+b=1であり;
c、d、e、およびfは、それぞれ、0~5から選択される整数であり、互いに独立しており;ならびに
前記第1の繰返し単位Xの吸収波長は1000nmより長く、前記第2の繰返し単位Yの吸収波長は1000nm未満である。 Organic semiconducting polymer represented by the following formula:
where X is the first repeating unit of formula I;
Y is a second repeating unit represented by formula II;
A 1 group and A 2 group are electron-withdrawing groups, the A 1 group is different from the A 2 group, and the A 2 group is
Does not include;
D 1 and D 2 groups are electron donating groups;
sp 1 -sp 4 are independently selected from the group consisting of unsubstituted arylene groups, substituted arylene groups, unsubstituted heteroarylene groups, and substituted heteroarylene groups;
a and b are real numbers, 0<a<1, 0<b<1, a+b=1;
c, d, e, and f are each an integer selected from 0 to 5 and are independent of each other; and the absorption wavelength of the first repeating unit X is longer than 1000 nm, and the absorption wavelength of the second repeating unit The absorption wavelength of unit Y is less than 1000 nm.
式中、R1~R4は、水素原子、ハロゲン、シアノ基、C1~C30直鎖アルキル基、C3~C30分岐アルキル基、C1~C30シリル基、C2~C30エステル基、C1~C30アルコキシ基、C1~C30チオアルキル基、C1~C30ハロアルキル基、C2~C30アルケン基、C2~C30アルキン基、C2~C30シアノ基含有炭化水素基、C1~C30ニトロ基含有炭化水素基、C1~C30ヒドロキシ基含有炭化水素基、C3~C30ケト基含有炭化水素基、およびC5~C20環式炭化水素基、C5~C20ヘテロ環式炭化水素基、C5~C20アリール基、およびC5~C20ヘテロアリール基からなる群から独立して選択され、前記環式炭化水素基、前記ヘテロ環式炭化水素基、前記アリール基、および前記ヘテロアリール基は、非置換であるかもしくはR5~R9のうちの少なくとも1つで置換されており、且つ単環式、多環式、または縮合環であり;ならびに
R5~R9は、水素原子、ハロゲン、シアノ基、C1~C30直鎖アルキル基、C3~C30分岐アルキル基、C1~C30シリル基、C2~C30エステル基、C1~C30アルコキシ基、C1~C30チオアルキル基、C1~C30ハロアルキル基、C2~C30アルケン基、C2~C30アルキン基、C2~C30シアノ基含有炭化水素基、C1~C30ニトロ基含有炭化水素基、C1~C30ヒドロキシ基含有炭化水素基、およびC3~C30ケト基含有炭化水素基からなる群から独立して選択される。 The organic semiconducting polymer of claim 1, wherein the D 1 and D 2 groups are independently selected from the group consisting of:
In the formula, R 1 to R 4 are a hydrogen atom, a halogen, a cyano group, a C1 to C30 straight chain alkyl group, a C3 to C30 branched alkyl group, a C1 to C30 silyl group, a C2 to C30 ester group, a C1 to C30 alkoxy group , C1-C30 thioalkyl group, C1-C30 haloalkyl group, C2-C30 alkene group, C2-C30 alkyne group, C2-C30 cyano group-containing hydrocarbon group, C1-C30 nitro group-containing hydrocarbon group, C1-C30 hydroxy group consisting of a containing hydrocarbon group, a C3-C30 keto group-containing hydrocarbon group, a C5-C20 cyclic hydrocarbon group, a C5-C20 heterocyclic hydrocarbon group, a C5-C20 aryl group, and a C5-C20 heteroaryl group. independently selected from the group, said cyclic hydrocarbon group, said heterocyclic hydrocarbon group, said aryl group, and said heteroaryl group are unsubstituted or at least one of R 5 -R 9 and is monocyclic, polycyclic, or fused ring; and R 5 to R 9 are a hydrogen atom, a halogen, a cyano group, a C1 to C30 straight chain alkyl group, a C3 to C30 branched Alkyl group, C1-C30 silyl group, C2-C30 ester group, C1-C30 alkoxy group, C1-C30 thioalkyl group, C1-C30 haloalkyl group, C2-C30 alkene group, C2-C30 alkyne group, C2-C30 cyano group independently selected from the group consisting of C1-C30 nitro-containing hydrocarbon groups, C1-C30 hydroxy-containing hydrocarbon groups, and C3-C30 keto-containing hydrocarbon groups.
式中、Xは、酸素(O)、硫黄(S)、またはセレン(Se)から選択され;
R10およびR11は、水素原子、C1~C30直鎖アルキル基、C3~C30分岐アルキル基、C1~C30シリル基、C2~C30エステル基、C1~C30アルコキシ基、C1~C30チオアルキル基、C1~C30ハロアルキル基、C2~C30アルケン基、C2~C30アルキン基、C2~C30シアノ基含有炭化水素基、C1~C30ニトロ基含有炭化水素基、C1~C30ヒドロキシ基含有炭化水素基、C3~C30ケト基含有炭化水素基、およびC5~C20環式炭化水素基、C5~C20ヘテロ環式炭化水素基、C5~C20アリール基、およびC5~C20ヘテロアリール基からなる群から独立して選択され、前記環式炭化水素基、前記ヘテロ環式炭化水素基、前記アリール基、および前記ヘテロアリール基は、非置換であるかもしくはR13~R17のうちの少なくとも1つで置換されており、且つ単環式、多環式、または縮合環であり;ならびに
R13~R17は、水素原子、ハロゲン、シアノ基、C1~C30直鎖アルキル基、C3~C30分岐アルキル基、C1~C30シリル基、C2~C30エステル基、C1~C30アルコキシ基、C1~C30チオアルキル基、C1~C30ハロアルキル基、C2~C30アルケン基、C2~C30アルキン基、C2~C30シアノ基含有炭化水素基、C1~C30ニトロ基含有炭化水素基、C1~C30ヒドロキシ基含有炭化水素基、およびC3~C30ケト基含有炭化水素基からなる群から独立して選択される。 The organic semiconducting polymer according to claim 1, wherein the A 1 group is selected from the group consisting of:
where X is selected from oxygen (O), sulfur (S), or selenium (Se);
R 10 and R 11 are hydrogen atom, C1 to C30 straight chain alkyl group, C3 to C30 branched alkyl group, C1 to C30 silyl group, C2 to C30 ester group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C30 thioalkyl group, C1 ~C30 haloalkyl group, C2-C30 alkene group, C2-C30 alkyne group, C2-C30 cyano group-containing hydrocarbon group, C1-C30 nitro group-containing hydrocarbon group, C1-C30 hydroxy group-containing hydrocarbon group, C3-C30 independently selected from the group consisting of a keto group-containing hydrocarbon group, and a C5-C20 cyclic hydrocarbon group, a C5-C20 heterocyclic hydrocarbon group, a C5-C20 aryl group, and a C5-C20 heteroaryl group; The cyclic hydrocarbon group, the heterocyclic hydrocarbon group, the aryl group, and the heteroaryl group are unsubstituted or substituted with at least one of R 13 to R 17 , and is monocyclic, polycyclic, or fused ring; and R 13 to R 17 are a hydrogen atom, halogen, cyano group, C1 to C30 straight chain alkyl group, C3 to C30 branched alkyl group, C1 to C30 silyl group , C2-C30 ester group, C1-C30 alkoxy group, C1-C30 thioalkyl group, C1-C30 haloalkyl group, C2-C30 alkene group, C2-C30 alkyne group, C2-C30 cyano group-containing hydrocarbon group, C1-C30 independently selected from the group consisting of nitro group-containing hydrocarbon groups, C1-C30 hydroxy group-containing hydrocarbon groups, and C3-C30 keto group-containing hydrocarbon groups.
式中、Xは、酸素(O)、硫黄(S)、またはセレン(Se)から選択され;
R18~R19は、水素原子、ハロゲン、シアノ基、C1~C30直鎖アルキル基、C3~C30分岐アルキル基、C1~C30シリル基、C2~C30エステル基、C1~C30アルコキシ基、C1~C30チオアルキル基、C1~C30ハロアルキル基、C2~C30アルケン基、C2~C30アルキン基、C2~C30シアノ基含有炭化水素基、C1~C30ニトロ基含有炭化水素基、C1~C30ヒドロキシ基含有炭化水素基、およびC3~C30ケト基含有炭化水素基からなる群から独立して選択され;
R20~R21は、水素原子、C1~C30直鎖アルキル基、C3~C30分岐アルキル基、C1~C30シリル基、C2~C30エステル基、C1~C30アルコキシ基、C1~C30チオアルキル基、C1~C30ハロアルキル基、C2~C30アルケン基、C2~C30アルキン基、C2~C30シアノ基含有炭化水素基、C1~C30ニトロ基含有炭化水素基、C1~C30ヒドロキシ基含有炭化水素基、C3~C30ケト基含有炭化水素基、およびC5~C20環式炭化水素基、C5~C20ヘテロ環式炭化水素基、C5~C20アリール基、およびC5~C20ヘテロアリール基からなる群から独立して選択され、前記環式炭化水素基、前記ヘテロ環式炭化水素基、前記アリール基、および前記ヘテロアリール基は、非置換であるかもしくはR22~R26のうちの少なくとも1つで置換されており、且つ単環式、多環式、または縮合環であり;ならびに
R22~R26は、水素原子、ハロゲン、シアノ基、C1~C30直鎖アルキル基、C3~C30分岐アルキル基、C1~C30シリル基、C2~C30エステル基、C1~C30アルコキシ基、C1~C30チオアルキル基、C1~C30ハロアルキル基、C2~C30アルケン基、C2~C30アルキン基、C2~C30シアノ基含有炭化水素基、C1~C30ニトロ基含有炭化水素基、C1~C30ヒドロキシ基含有炭化水素基、およびC3~C30ケト基含有炭化水素基からなる群から独立して選択される。 The organic semiconducting polymer according to claim 1, wherein the A 2 group is selected from the group consisting of;
where X is selected from oxygen (O), sulfur (S), or selenium (Se);
R 18 to R 19 are hydrogen atom, halogen, cyano group, C1 to C30 straight chain alkyl group, C3 to C30 branched alkyl group, C1 to C30 silyl group, C2 to C30 ester group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C30 thioalkyl group, C1-C30 haloalkyl group, C2-C30 alkene group, C2-C30 alkyne group, C2-C30 cyano group-containing hydrocarbon group, C1-C30 nitro group-containing hydrocarbon group, C1-C30 hydroxy group-containing hydrocarbon group independently selected from the group consisting of C3-C30 keto group-containing hydrocarbon groups;
R 20 to R 21 are hydrogen atom, C1 to C30 straight chain alkyl group, C3 to C30 branched alkyl group, C1 to C30 silyl group, C2 to C30 ester group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C30 thioalkyl group, C1 ~C30 haloalkyl group, C2-C30 alkene group, C2-C30 alkyne group, C2-C30 cyano group-containing hydrocarbon group, C1-C30 nitro group-containing hydrocarbon group, C1-C30 hydroxy group-containing hydrocarbon group, C3-C30 independently selected from the group consisting of a keto group-containing hydrocarbon group, and a C5-C20 cyclic hydrocarbon group, a C5-C20 heterocyclic hydrocarbon group, a C5-C20 aryl group, and a C5-C20 heteroaryl group; The cyclic hydrocarbon group, the heterocyclic hydrocarbon group, the aryl group, and the heteroaryl group are unsubstituted or substituted with at least one of R 22 to R 26 , and is monocyclic, polycyclic, or fused ring; and R 22 to R 26 are a hydrogen atom, halogen, cyano group, C1 to C30 straight chain alkyl group, C3 to C30 branched alkyl group, C1 to C30 silyl group , C2-C30 ester group, C1-C30 alkoxy group, C1-C30 thioalkyl group, C1-C30 haloalkyl group, C2-C30 alkene group, C2-C30 alkyne group, C2-C30 cyano group-containing hydrocarbon group, C1-C30 independently selected from the group consisting of nitro group-containing hydrocarbon groups, C1-C30 hydroxy group-containing hydrocarbon groups, and C3-C30 keto group-containing hydrocarbon groups.
式中、Xは、酸素(O)、硫黄(S)、またはセレン(Se)から選択され;
R27~28は、水素原子、ハロゲン、シアノ基、C1~C30直鎖アルキル基、C3~C30分岐アルキル基、C1~C30シリル基、C2~C30エステル基、C1~C30アルコキシ基、C1~C30チオアルキル基、C1~C30ハロアルキル基、C2~C30アルケン基、C2~C30アルキン基、C2~C30シアノ基含有炭化水素基、C1~C30ニトロ基含有炭化水素基、C1~C30ヒドロキシ基含有炭化水素基、およびC3~C30ケト基含有炭化水素基からなる群から独立して選択される。 The organic semiconducting polymer of claim 1, wherein sp 1 -sp 4 are independently selected from the group consisting of:
where X is selected from oxygen (O), sulfur (S), or selenium (Se);
R 27 to 28 are a hydrogen atom, halogen, cyano group, C1 to C30 straight chain alkyl group, C3 to C30 branched alkyl group, C1 to C30 silyl group, C2 to C30 ester group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C30 Thioalkyl group, C1-C30 haloalkyl group, C2-C30 alkene group, C2-C30 alkyne group, C2-C30 cyano group-containing hydrocarbon group, C1-C30 nitro group-containing hydrocarbon group, C1-C30 hydroxy group-containing hydrocarbon group , and C3-C30 keto group-containing hydrocarbon groups.
前記基板上に配置され、第1の電極および第2の電極とから構成される、電極モジュールと、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に配置され、請求項1に記載の有機半導体ポリマーのうちの少なくとも1種を含む、活性層と、
を備え、
前記第1の電極および前記第2の電極を含む前記電極のうちの少なくとも1つは、透明材料または半透明材料から作製される、
有機光電子デバイス。 A substrate and
an electrode module disposed on the substrate and comprising a first electrode and a second electrode;
an active layer disposed between the first electrode and the second electrode and comprising at least one of the organic semiconductor polymers according to claim 1;
Equipped with
at least one of the electrodes, including the first electrode and the second electrode, is made from a transparent or translucent material;
Organic optoelectronic devices.
8. The organic optoelectronic device according to claim 7, wherein the optical bandgap E g opt of at least one of the n-type semiconductor compounds is 2.0 eV or less.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US202263398465P | 2022-08-16 | 2022-08-16 | |
US63/398,465 | 2022-08-16 | ||
US202263373108P | 2022-08-22 | 2022-08-22 | |
US63/373,108 | 2022-08-22 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024027112A true JP2024027112A (en) | 2024-02-29 |
Family
ID=90038579
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023132523A Pending JP2024027112A (en) | 2022-08-16 | 2023-08-16 | Organic semiconducting polymers and organic optoelectronic devices containing them |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2024027112A (en) |
-
2023
- 2023-08-16 JP JP2023132523A patent/JP2024027112A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101361312B1 (en) | Electron-donating organic material for photovoltaic devices, material for photovoltaic devices, and photovoltaic devices | |
KR101548764B1 (en) | Electron donating organic material, material for photovoltaic element, and photovoltaic element | |
JP5359173B2 (en) | Electron donating organic material for photovoltaic element, photovoltaic element material and photovoltaic element | |
JP5928469B2 (en) | Organic photoelectric conversion element and organic solar cell using the same | |
JP6017836B2 (en) | Electron donor polymer and solar cell including the same | |
US10355212B2 (en) | Polymer and solar cell using the same | |
Fan et al. | Enhancing the photovoltaic properties of low bandgap terpolymers based on benzodithiophene and phenanthrophenazine by introducing different second acceptor units | |
Abdulahi et al. | Structural engineering of pyrrolo [3, 4-f] benzotriazole-5, 7 (2 H, 6 H)-dione-based polymers for non-fullerene organic solar cells with an efficiency over 12% | |
Tong et al. | Synthesis of modified benzothiadiazole-thiophene-cored acceptor and carbazole/indolocarbazole alternating conjugated polymers and their photovoltaic applications | |
JP2012039097A (en) | Photovoltaic device | |
KR101553806B1 (en) | Organic semiconductor compounds Containing Posphine oxide and Solar Cell Device Using This Material | |
Sathiyan et al. | Synthesis and studies of carbazole-based donor polymer for organic solar cell applications | |
Yoshida et al. | Hybridization of an n-type semiconducting polymer with PbS quantum dots and their photovoltaic investigation | |
Zhou et al. | Black polymers in bulk-heterojunction solar cells | |
JP2024027112A (en) | Organic semiconducting polymers and organic optoelectronic devices containing them | |
JP2013077760A (en) | Organic photoelectric conversion element and solar cell using the same | |
TW202409136A (en) | Organic semiconducting polymer and organic optoelectronic device containing the same | |
US11925101B2 (en) | Organic semiconducting compound and the organic photoelectric components using the same | |
KR20190116097A (en) | Conjugated block copolymers comprising with donor type block and acceptor type block, single-component polymer solar cell using the same | |
Panigrahi et al. | Influence of donor and acceptor moieties on photophysical properties of N-naphthylcarbazole based conjugated terpolymers | |
TWI825907B (en) | Organic semiconducting compound and organic photoelectric components using the same | |
CN117586483A (en) | Organic semiconductor polymer and organic photoelectric element comprising same | |
US20160285001A1 (en) | Polymer and solar cell using the same | |
KR101012542B1 (en) | Polymer and solarcell having the same | |
WO2014002664A1 (en) | Photovoltaic element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230816 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20231020 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20231020 |