JP5941467B2 - 共役ポリマー - Google Patents

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Description

発明の分野
本発明は、ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−5,6−ジカルボン酸ビスエステルに基づいた繰り返し単位を含む新規なポリマー、それらの調製のためのモノマーおよび方法、有機電子(OE)デバイスにおける、特に有機光起電(OPV)装置における半導体としてのそれらの使用、ならびにこれらのポリマーを含むOEおよびOPVデバイスに関する。
発明の背景
近年、電子的用途のための共役、半導電性ポリマーの使用において高まりつつある関心があった。重要な1つの特定の分野は、有機光起電(OPV)である。共役ポリマーは、デバイスを溶液加工手法、例えばスピンキャスト、浸漬コーティングまたはインクジェット印刷などによって製造することを可能にするので、OPVにおいて用途が見出されている。溶液加工を、無機薄膜デバイスを作製するために使用される蒸発手法と比較して安価に、かつ大規模で行うことができる。現在、ポリマーに基づいた光起電デバイスは、8%までの効率を達成している。
共役ポリマーは、太陽エネルギーの主な吸収材として働き、それ故、低いバンドギャップが、太陽光線のスペクトルの最大値を吸収するように設計された理想的なポリマーの基本的な要件である。
共役ポリマーの狭いバンドギャップのために通常用いられる方法は、ポリマー骨格の中に電子が豊富なドナー単位および電子不足なアクセプター単位の両方からなる交互共重合体を用いることである。先行技術において知られており、共重合体において用いられたときに良好な光起電性能を有するアクセプター単位は、2,1,3−ベンゾチアゾール(BTZ)である(J. Chen, Y. Cao, Acc. Chem. Res., 2009, 42 (11), 1709参照)。
しかしながらこれらのポリマーは、通常用いられる有機溶媒に限られた溶解性を有し、溶液加工に基づくデバイス作製方法のための適合性を阻害し得る。したがって、BTZ単位において追加の可溶化官能基が存在することは、適する加工溶媒の範囲およびこれらの溶媒中の固体ローディングを拡げるために望ましい。
さらに近年では、5,6−ビス(オクチルオキシ)−ベンゾ2,1,3−チアゾール((OR)BTZ)単位を含むポリマー、例えば以下の構造:
を有するフルオレンを有する共重合体が製造された。
これらのポリマーは、柔軟なアルコキシ側鎖のために改善された溶解性を示す(J. Bouffard, T. M. Swager, Macromolecules, 2008, 41(15), 5559参照)。
さらに、二つのチオフェン単位が側部に位置する以下に示すようなコポリマー、(OR)BTZにおいて、ポリマーは、OPV用途に要求される狭いバンドギャップおよび良好な電荷坦体移動度を達成するために要求される骨格の平面配座を保持する(R. Qin, W. Li, C. Li, C. Du, C. Veit, H.-F. Schleiermacher, M. Andersson, Z. Bo, Z. Liu, O. Inganas, U. Wuerfel, F. Zhang, J. Am. Chem. Soc., 2009, 131, 14612; M. Helgesen, S. A. Gevorgyan, F. C. Krebs, R. A. J. Janssen, Chem. Mater., 2009, 21(19), 4669; W. Li, R. Qin, Y. Zhou, M. Andersson, F. Li, C. Zhang, B. Li, Z. Liu, Z. Bo, F. Zhang, Polymer, 2010, 51, 3031参照)。
しかしながら、これらのポリマーは、ポリマー/PCBMデバイスにおいて〜1.15Vの理論的最大値を達成しない、OPVバルクヘテロ接合デバイスにおける開路電位(VOC)を抱えている(J. C. Bijleveld, R. A. M. Verstrijden, M. M. Wienk, R. A. J. Janssen, Applied Physics Letters, 2010, 97, 073304参照)。
したがって、特に大量生産に適している方法によって合成するのが容易であり、良好な構造的構成および膜形成特性を示し、良好な電子特性、特に高い電荷担体移動度、良好な加工性、特に有機溶媒への高い溶解度、および空気中における高い安定性を示す有機半導性(OSC)材料についての必要性が、尚ある。特にOPVセルにおいて使用するために、低いバンドギャップを有し、改善された光活性層による集光を可能にし、より高い太陽電池効率をもたらすことができ、OPVバルクヘテロ接合デバイスにおける開路電位(VOC)を抱えない、または先行技術のポリマーよりもその程度が低い、OSC材料についての必要性がある。
本発明の目的は、上に記載した従来技術の材料の欠点を有せず、特に大量生産に適している方法によって合成するのが容易であり、特に良好な加工性、高い安定性、有機溶媒への良好な溶解度、高い電荷担体移動度および低いバンドギャップを示す有機半導性材料としての使用のための化合物を提供することにあった。本発明の他の目的は、専門家に利用可能なOSC材料のプールを拡張することにあった。本発明の他の目的は、以下の詳細な記載から専門家に直ちに明らかである。
本発明の発明者らは、これらの目的を、ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−5,6−ジカルボン酸ビスエステルを得るために5および6位がエステルで置換されたBTZ単位を有する共役ポリマーを提供することにより達成することができることを見出した:
式中、Eは、CO−OまたはO−COであり、RおよびRは例えばアルキルまたはアリールのようなカルビル基である。
この単位に基づく共役ポリマーは、良好な加工性および有機溶媒に高い溶解性を有することが見いだされ、溶液加工法に用いる大規模生産に特に適している。同時に、それらは、低いバンドギャップ、高い電荷担体移動度および高い酸化安定性を示し、有機電子OEデバイスのための、特にOPVデバイスのための有望な材料である。同様に、BTZアクセプター単位上に2つの電子吸引性エステル基を付加することにより、同じバンドギャップを有するBTZまたは(OR)BTZに基づくポリマーを含むデバイスに対して、OPVバルクヘテロ接合デバイスにおけるより高い開路電位(VOC)を達成するためにHOMO準位を深くする。
発明の概要
本発明は、 式I:
式中、アスタリスクは、隣接した基への結合を示し、
Wは、S、Se、OまたはNRであり、
、Eは、−O−C(O)−または−C(O)−O−であり、
は、Hまたは1〜30個のC原子を有する直鎖状、分枝状または環状アルキルであり、ここで1個または2個以上の隣接していないC原子は、任意に−O−、−S−、−C(O)−、−C(O)−O−、−O−C(O)O−、O−C(O)−O−、−CH=CH−または−C≡C−によって置き換えられており、およびここで1個または2個以上のH原子は、任意にF、Cl、Br、IまたはCNによって置き換えられており、
、Rは、それぞれ互いに独立して、任意に置換されたC1〜40カルビルまたはヒドロカルビル基である、
で表される1つまたは2つ以上の同一であるかまたは異なる繰り返し単位を含む、共役ポリマーに関する。
本発明はさらに、式Iで表される単位を含み、かつ/または、任意に置換されているアリールおよびヘテロアリール単位から選択された1つもしくは2つ以上の単位(以下でまたAr、ArおよびArと称する)を含む1つまたは2つ以上の繰り返し単位を含む共役ポリマーに関し、ここでポリマー中の繰り返し単位の少なくとも1つは、式Iで表される少なくとも1つの単位を含む。
好ましくは、式I中のRおよびRが、1〜35個のC原子を有する直鎖状、分枝状もしくは環状アルキルから選択され、ここで1個または2個以上の隣接していないC原子は、任意に−O−、−S−、−C(O)−、−C(O)−O−、−O−C(O)−、−O−C(O)−O−、−CR=CR00−または−C≡C−によって置き換えられており、およびここで1個または2個以上のH原子は、任意にF、Cl、Br、IまたはCNによって置き換えられており、あるいは非置換であるかまたは1つもしくは2つ以上の非芳香族基Rによって置換されている4〜30個の環原子を有するアリール、ヘテロアリール、アリールオキシ、ヘテロアリールオキシ、アリールカルボニル、ヘテロアリールカルボニル、アリールカルボニルオキシ、ヘテロアリールカルボニルオキシ、アリールオキシカルボニルまたはヘテロアリールオキシカルボニルを示し、
ここで、
およびR00は、互いに独立してHまたは任意に置換されたC1〜40カルビルもしくはヒドロカルビルであり、
は、各出現において同一に、または異なってF、Br、Cl、−CN、−NC、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(O)NR00、−C(O)X、−C(O)R、−NH、−NR00、−SH、−SR、−SOH、−SO、−OH、−NO、−CF、−SF、任意に置換されており、任意に1個もしくは2個以上のヘテロ原子を含む、任意に置換された1〜40個のC原子を有するシリル、カルビルもしくはヒドロカルビル、またはP−Sp−であり、
Pは、重合性であるかまたは架橋可能な基であり、
Spは、スペーサー基または単結合であり、
は、ハロゲンである。
本発明の共役ポリマーは好ましくは式II
−[(Ar−U−Ar−(Ar− II
式中、
Uは、各出現において同一に、または異なって、本明細書中に記載した式Iで表される単位であり、
Ar、Ar、Arは、各出現において同一に、または異なって、および互いに独立して、任意に、好ましくは、上記定義された1または2以上のRで置換されたアリールまたはヘテロアリールであり、ArおよびArの一つまたは両方が、単結合を示してもよく、
およびYは、互いに独立してH、F、ClまたはCNであり、
xは、各出現において同一に、または異なって0、1または2であり、ここで少なくとも1つの繰り返し単位において、すなわち少なくとも1つの単位−[(Ar−U−Ar−(Ar]−において、xは1であり、
yは、各出現において同一に、または異なって0、1または2であり、
nは、>1の整数である、
から選択される。
本発明はさらに、本明細書中に記載した共役ポリマーの調製に適している、式Iで表される単位を含むモノマーに関する。
本発明はさらに、本発明の1種または2種以上のポリマーならびに、好ましくは1または2以上の半導性、電荷輸送、正孔または電子輸送、正孔または電子遮断、電気伝導性、光伝導性または発光特性を有する化合物およびポリマーから選択される1種または2種以上の付加的な化合物またはポリマーを含む、混合物またはブレンドに関する。
本発明はさらに、本発明の1種または2種以上のポリマー、混合物またはブレンドおよび任意に、好ましくは有機溶媒から選択される1種または2種以上の溶媒を含む調合物に関する。
本発明はさらに、本発明のポリマー、混合物、ブレンドおよび調合物の、電荷輸送、半導性、電気伝導性、光伝導性または発光材料としての、光学的、電気光学的、電子的、エレクトロルミネセントまたは光ルミネセント部品またはデバイスにおける使用に関する。
本発明はさらに、本発明の調合物の1種または2種以上のポリマー、ポリマーブレンドを含む電荷輸送、半導性、電気伝導性、光伝導性または発光材料または部品に関する。
本発明はさらに、本発明の1種または2種以上のポリマー、ポリマーブレンド、調合物、部品または材料を含む、光学的、電気光学的または電子部品またはデバイスに関する。
光学的、電気光学的、電子的エレクトロルミネセントおよび光ルミネセント部品またはデバイスは、限定せずに、有機電界効果トランジスタ(OFET)、薄膜トランジスタ(TFT)、集積回路(IC)、論理回路、キャパシタ、電波認識(RFID)タグ、デバイスまたは部品、有機発光ダイオード(OLED)、有機発光トランジスタ(OLET)、フラットパネルディスプレイ、ディスプレイのバックライト、有機光起電デバイス(OPV)、太陽電池、レーザーダイオード、光伝導体、光検出器、電子写真装置、電子写真記録装置、有機記憶装置、センサーデバイス、電荷注入層、電荷輸送層またはポリマー発光ダイオード(PLED)中の中間層、有機プラスモン放射ダイオード(OPED)、ショットキーダイオード、平坦化層、帯電防止フィルム、ポリマー電解膜(PEM)、伝導性基板、伝導性パターン、電池における電極材料、整列層、バイオセンサー、バイオチップ、セキュリティマーキング、セキュリティーデバイス、ならびにDNA配列を検出し、識別するための部品またはデバイスを含む。
発明の詳細な説明
本発明のモノマーおよびポリマーは、合成するのが容易であり、いくつかの有利な特性、例えば低いバンドギャップ、高い電荷担体移動度、有機溶媒への高い溶解性、デバイス製造プロセスのための良好な加工性、高い酸化安定性および電子デバイスにおける長い寿命を示す。
さらに、それらは、以下の有利な特性を示す:
i)付加的な溶解性を、2つの可溶化エステル基または複数の可溶化基を含むコモノマーを包含させることによってポリマー中に導入することができる。
ii)BTZアクセプター単位に2つの電子吸引性エステル基を付加することにより、ポリマーの電子エネルギー(HOMO/ LUMO準位)を改変、とくに、BTZに基づくポリマーを含むデバイスと対比して、OPVバルクヘテロ接合デバイスにおける高い開路電位(VOC)を達成するためにHOMO準位を深くすることができる。
iii)ベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェン核のさらなる修飾または適切なコモノマー(単数もしくは複数)との共重合のいずれかによる電子エネルギー(HOMO/LUMO準位)の付加的な微調整によって、有機光起電用途のための候補材料を得ることができる。
本明細書において、用語「ポリマー」は一般的に、構造が実際にまたは概念的に本質的に低い相対分子量の分子から誘導された単位の複数の繰り返しを含む高い相対分子量の分子を意味する(PAC, 1996, 68, 2291)。用語「オリゴマー」は一般的に、構造が実際にまたは概念的に本質的により低い相対分子量の分子から誘導された少数の複数の単位を含む中間的な相対分子量の分子を意味する(PAC, 1996, 68, 2291)。本発明による好ましい意味において、ポリマーは、>1個、好ましくは≧5個の繰り返し単位を有する化合物を意味し、オリゴマーは、>1個および<10個、好ましくは<5個の繰り返し単位を有する化合物を意味する。
「繰り返し単位」および「モノマー単位」の用語は、構成的繰り返し単位(CRU)を意味し、それは、反復が規則的な巨大分子、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構成する最小の構成単位である(PAC, 1996, 68, 2291)。
「脱離基」の用語は、特定の反応に関与する分子の残余の部分または主要な部分であると考えられるものにおける原子から分離される原子または基(帯電したかまたは帯電していない)を意味する(PAC, 1994, 66, 1134をも参照)。
「共役」の用語は、主としてsp混成(または任意にまたsp混成)を有するC原子を含む化合物を意味し、それはまた、ヘテロ原子によって置き換えられていてもよい。最も単純な場合において、これは、例えば交互のC−C単結合および二重結合(または三重結合)を有する化合物であるが、また1,3−フェニレンのような単位を有する化合物を含む。「主として」は、これに関連して、共役の中断をもたらし得る自然に(自発的に)生じる欠陥を有する化合物が、尚共役化合物と見なされることを意味する。
他に述べない限り、分子量を、数平均分子量Mまたは重量平均分子量Mとして示し、それを、溶離剤溶媒、例えばテトラヒドロフラン、クロロホルム、クロロベンゼンまたは1,2,4−トリクロロ−ベンゼン中のポリスチレン基準に対してゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって決定する。重合度(n)は、n=M/Mとして示した数平均重合度を意味し、式中Mは、J. M. G. Cowie, Polymers: Chemistry & Physics of Modern Materials, Blackie, Glasgow, 1991に記載されている単一の繰り返し単位の分子量である。
本明細書中で使用する「カルビル基」の用語は、いかなる非炭素原子をも有しない(例えば−C≡C−)か、または任意に少なくとも1個の非炭素原子、例えばN、O、S、P、Si、Se、As、TeもしくはGeと組み合わされた(例えばカルボニルなど)、少なくとも1個の炭素原子を含む、あらゆる1価の、または多価の有機ラジカル部分を示す。「ヒドロカルビル基」の用語は、1個または2個以上のH原子をさらに含み、任意に1個または2個以上のヘテロ原子、例えばN、O、S、P、Si、Se、As、TeまたはGeを含むカルビル基を示す。
3個または4個以上のC原子の鎖を含むカルビルまたはヒドロカルビル基はまた、直鎖状、分枝状ならびに/またはスピロおよび/もしくは縮合環を含む環状であってもよい。
好ましいカルビルおよびヒドロカルビル基は、各々が任意に置換されており、1〜40個、好ましくは1〜25個、極めて好ましくは1〜18個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシおよびアルコキシカルボニルオキシ、さらに6〜40個、好ましくは6〜25個のC原子を有する任意に置換されたアリールまたはアリールオキシ、さらに各々が任意に置換されており、6〜40個、好ましくは7〜40個のC原子を有するアルキルアリールオキシ、アリールカルボニル、アリールオキシカルボニル、アリールカルボニルオキシおよびアリールオキシカルボニルオキシを含み、ここですべてのこれらの基は、好ましくはN、O、S、P、Si、Se、As、TeおよびGeから選択された1個または2個以上のヘテロ原子を任意に含む。
カルビルまたはヒドロカルビル基は、飽和の、もしくは不飽和の非環式基、または飽和の、もしくは不飽和の環式基であってもよい。不飽和の非環式または環式基、特にアリール、アルケニルおよびアルキニル基(特にエチニル)が、好ましい。C〜C40カルビルまたはヒドロカルビル基が非環式である場合において、当該基は、直鎖状または分枝状であってもよい。C〜C40カルビルまたはヒドロカルビル基は、例えば以下のものを含む:C〜C40アルキル基、C〜C40アルコキシまたはオキサアルキル基、C〜C40アルケニル基、C〜C40アルキニル基、C〜C40アリル基、C〜C40アルキルジエニル基、C〜C40ポリエニル基、C〜C18アリール基、C〜C40アルキルアリール基、C〜C40アリールアルキル基、C〜C40シクロアルキル基、C〜C40シクロアルケニル基など。先の基の中で好ましいのは、それぞれC〜C20アルキル基、C〜C20アルケニル基、C〜C20アルキニル基、C〜C20アリル基、C〜C20アルキルジエニル基、C〜C12アリール基およびC〜C20ポリエニル基である。また含まれるのは、炭素原子を有する基とヘテロ原子を有する基との組み合わせ、例えばシリル基で置換されたアルキニル基、好ましくはエチニル、好ましくはトリアルキルシリル基である。
アリールおよびヘテロアリールは、好ましくは、4〜30個の環C原子を有し、また縮合環を含んでいてもよく、任意に上に定義した1つまたは2つ以上の基Lで置換されている単環式、二環式または三環式の芳香族またはヘテロ芳香族基を示す。
極めて好ましい置換基Lは、ハロゲン、最も好ましくはF、または1〜12個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、オキサアルキル、チオアルキル、フルオロアルキルおよびフルオロアルコキシまたは2〜12個のC原子を有するアルケニル、アルキニルから選択される。
特に好ましいアリールおよびヘテロアリール基は、フェニル、ここでさらに、1つまたは2つ以上のCH基は、Nによって置き換えられていてもよく、ナフタレン、チオフェン、セレノフェン、チエノチオフェン、ジチエノチオフェン、フルオレンおよびオキサゾールであり、それらのすべては、非置換であるか、上に定義したLで単置換または多置換され得る。極めて好ましい環は、ピロール、好ましくはN−ピロール、ピリジン、好ましくは2−または3−ピリジン、ピリミジン、チオフェン、好ましくは2−チオフェン、セレノフェン、好ましくは2−セレノフェン、チエノ[3,2−b]チオフェン、チアゾール、チアジアゾール、オキサゾールおよびオキサジアゾール、特に好ましくはチオフェン−2−イル、5−置換チオフェン−2−イルまたはピリジン−3−イルから選択され、それらのすべては、非置換であるか、上に定義したLで単置換または多置換され得る。
アルキルまたはアルコキシラジカル、すなわちここで末端CH基が−O−によって置き換えられているものは、直鎖状または分枝状であり得る。それは、好ましくは直鎖状であり、2、3、4、5、6、7または8個の炭素原子を有し、したがって好ましくは例えばエチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシ、ヘプトキシまたはオクトキシ、さらにメチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ノノキシ、デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシまたはテトラデコキシである。
1つまたは2つ以上のCH基が−CH=CH−によって置き換えられているアルケニル基は、直鎖状または分枝状であり得る。それは、好ましくは直鎖状であり、2〜10個のC原子を有し、したがって好ましくはビニル、プロパ−1−またはプロパ−2−エニル、ブタ−1−、2−またはブタ−3−エニル、ペンタ−1−、2−、3−またはペンタ−4−エニル、ヘキサ−1−、2−、3−、4−またはヘキサ−5−エニル、ヘプタ−1−、2−、3−、4−、5−またはヘプタ−6−エニル、オクタ−1−、2−、3−、4−、5−、6−またはオクタ−7−エニル、ノナ−1−、2−、3−、4−、5−、6−、7−またはノナ−8−エニル、デカ−1−、2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−またはデカ−9−エニルである。
特に好ましいアルケニル基は、C〜C−1E−アルケニル、C〜C−3E−アルケニル、C〜C−4−アルケニル、C〜C−5−アルケニルおよびC−6−アルケニル、特にC〜C−1E−アルケニル、C〜C−3E−アルケニルおよびC〜C−4−アルケニルである。特に好ましいアルケニル基についての例は、ビニル、1E−プロペニル、1E−ブテニル、1E−ペンテニル、1E−ヘキセニル、1E−ヘプテニル、3−ブテニル、3E−ペンテニル、3E−ヘキセニル、3E−ヘプテニル、4−ペンテニル、4Z−ヘキセニル、4E−ヘキセニル、4Z−ヘプテニル、5−ヘキセニル、6−ヘプテニルなどである。5個までのC原子を有する基が、一般的に好ましい。
オキサアルキル基、すなわちここで1つのCH基が−O−によって置き換えられているものは、好ましくは、例えば直鎖状2−オキサプロピル(=メトキシメチル)、2−(=エトキシメチル)もしくは3−オキサブチル(=2−メトキシエチル)、2−、3−もしくは4−オキサペンチル、2−、3−、4−もしくは5−オキサヘキシル、2−、3−、4−、5−もしくは6−オキサヘプチル、2−、3−、4−、5−、6−もしくは7−オキサオクチル、2−、3−、4−、5−、6−、7−もしくは8−オキサノニルまたは2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−もしくは9−オキサデシルである。オキサアルキル、すなわちここで1つのCH基が−O−によって置き換えられているものは、好ましくは、例えば直鎖状2−オキサプロピル(=メトキシメチル)、2−(=エトキシメチル)もしくは3−オキサブチル(=2−メトキシエチル)、2−、3−もしくは4−オキサペンチル、2−、3−、4−もしくは5−オキサヘキシル、2−、3−、4−、5−もしくは6−オキサヘプチル、2−、3−、4−、5−、6−もしくは7−オキサオクチル、2−、3−、4−、5−、6−、7−もしくは8−オキサノニルまたは2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−もしくは9−オキサデシルである。
1つのCH基が−O−によって置き換えられており、1つが−C(O)−によって置き換えられているアルキル基において、これらのラジカルは、好ましくは隣接している。したがって、これらのラジカルは、一緒にカルボニルオキシ基−C(O)−O−またはオキシカルボニル基−O−C(O)−を形成する。好ましくは、この基は直鎖状であり、2〜6個のC原子を有する。それは、したがって好ましくはアセチルオキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ、ペンタノイルオキシ、ヘキサノイルオキシ、アセチルオキシメチル、プロピオニルオキシメチル、ブチリルオキシメチル、ペンタノイルオキシメチル、2−アセチルオキシエチル、2−プロピオニルオキシ−エチル、2−ブチリルオキシエチル、3−アセチルオキシプロピル、3−プロピオニルオキシプロピル、4−アセチルオキシブチル、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル、ペントキシカルボニル、メトキシカルボニルメチル、エトキシ−カルボニルメチル、プロポキシカルボニルメチル、ブトキシカルボニルメチル、2−(メトキシカルボニル)エチル、2−(エトキシカルボニル)エチル、2−(プロポキシ−カルボニル)エチル、3−(メトキシカルボニル)プロピル、3−(エトキシカルボニル)プロピル、4−(メトキシカルボニル)−ブチルである。
2つまたは3つ以上のCH基が−O−および/または−C(O)O−によって置き換えられているアルキル基は、直鎖状または分枝状であり得る。それは、好ましくは直鎖状であり、3〜12個のC原子を有する。したがって、それは、好ましくはビス−カルボキシ−メチル、2,2−ビス−カルボキシ−エチル、3,3−ビス−カルボキシ−プロピル、4,4−ビス−カルボキシ−ブチル、5,5−ビス−カルボキシ−ペンチル、6,6−ビス−カルボキシ−ヘキシル、7,7−ビス−カルボキシ−ヘプチル、8,8−ビス−カルボキシ−オクチル、9,9−ビス−カルボキシ−ノニル、10,10−ビス−カルボキシ−デシル、ビス−(メトキシカルボニル)−メチル、2,2−ビス−(メトキシカルボニル)−エチル、3,3−ビス−(メトキシカルボニル)−プロピル、4,4−ビス−(メトキシカルボニル)−ブチル、5,5−ビス−(メトキシカルボニル)−ペンチル、6,6−ビス−(メトキシカルボニル)−ヘキシル、7,7−ビス−(メトキシカルボニル)−ヘプチル、8,8−ビス−(メトキシカルボニル)−オクチル、ビス−(エトキシカルボニル)−メチル、2,2−ビス−(エトキシカルボニル)−エチル、3,3−ビス−(エトキシカルボニル)−プロピル、4,4−ビス−(エトキシカルボニル)−ブチル、5,5−ビス−(エトキシカルボニル)−ヘキシルである。
チオアルキル基、すなわちここで1つのCH基が−S−によって置き換えられているものは、好ましくは直鎖状チオメチル(−SCH)、1−チオエチル(−SCHCH)、1−チオプロピル(=−SCHCHCH)、1−(チオブチル)、1−(チオペンチル)、1−(チオヘキシル)、1−(チオヘプチル)、1−(チオオクチル)、1−(チオノニル)、1−(チオデシル)、1−(チオウンデシル)または1−(チオドデシル)であり、ここで好ましくはsp混成ビニル炭素原子に隣接しているCH基は、置き換えられている。
フルオロアルキル基は、好ましくは、式中iが1〜15の整数である直鎖状パーフルオロアルキルC2i+1、特にCF、C、C、C、C11、C13、C15またはC17、極めて好ましくはC13である。
前述のアルキル、アルコキシ、アルケニル、オキサアルキル、チオアルキル、カルボニルおよびカルボニルオキシ基は、アキラルな、またはキラルな基であり得る。特に好ましいキラルな基は、例えば2−ブチル(=1−メチルプロピル)、2−メチルブチル、2−メチルペンチル、3−メチルペンチル、2−エチルヘキシル、2−プロピルペンチル、特に2−メチルブチル、2−メチルブトキシ、2−メチルペントキシ、3−メチルペントキシ、2−エチルヘキソキシ、1−メチルヘキソキシ、2−オクチルオキシ、2−オキサ−3−メチルブチル、3−オキサ−4−メチルペンチル、4−メチルヘキシル、2−ヘキシル、2−オクチル、2−ノニル、2−デシル、2−ドデシル、6−メトキシオクトキシ、6−メチルオクトキシ、6−メチルオクタノイルオキシ、5−メチルヘプチルオキシ−カルボニル、2−メチルブチリルオキシ、3−メチルバレロイルオキシ、4−メチルヘキサノイルオキシ、2−クロロプロピオニルオキシ、2−クロロ−3−メチルブチリルオキシ、2−クロロ−4−メチル−バレリル−オキシ、2−クロロ−3−メチルバレリルオキシ、2−メチル−3−オキサペンチル、2−メチル−3−オキサ−ヘキシル、1−メトキシプロピル−2−オキシ、1−エトキシプロピル−2−オキシ、1−プロポキシプロピル−2−オキシ、1−ブトキシプロピル−2−オキシ、2−フルオロオクチルオキシ、2−フルオロデシルオキシ、1,1,1−トリフルオロ−2−オクチルオキシ、1,1,1−トリフルオロ−2−オクチル、2−フルオロメチルオクチルオキシである。極めて好ましいのは、2−ヘキシル、2−オクチル、2−オクチルオキシ、1,1,1−トリフルオロ−2−ヘキシル、1,1,1−トリフルオロ−2−オクチルおよび1,1,1−トリフルオロ−2−オクチルオキシである。
好ましいアキラルな分枝状基は、イソプロピル、イソブチル(=メチルプロピル)、イソペンチル(=3−メチルブチル)、tert.ブチル、イソプロポキシ、2−メチル−プロポキシおよび3−メチルブトキシである。
本発明の他の好ましい態様において、Rは、1〜30個のC原子を有する第一、第二または第三級アルキルまたはアルコキシから選択され、ここで1個または2個以上のH原子は、任意にF、または任意にアルキル化もしくはアルコキシル化されており、4〜30個の環原子を有するアリール、アリールオキシ、ヘテロアリールもしくはヘテロアリールオキシによって置き換えられている。このタイプの極めて好ましい基は、以下の式からなる群から選択される。
式中、「ALK」は、1〜20個、好ましくは1〜12個のC原子、第三級基の場合においては極めて好ましくは1〜9個のC原子を有する、任意にフッ素化された、好ましくは直鎖状のアルキルまたはアルコキシを示し、点線は、これらの基が結合している環への結合を示す。これらの基中で特に好ましいのは、すべてのALK従属基が同一であるものである。
−CY=CY−は、好ましくは−CH=CH−、−CF=CF−または−CH=C(CN)−である。
ハロゲンは、F、Cl、BrまたはI、好ましくはF、ClまたはBrである。
−CO−、−C(=O)−および−C(O)−は、カルボニル基、すなわち
である。
ポリマーはまた、重合性であるかまたは架橋性の反応性基で置換されていてもよく、それは、任意にポリマーを生成するプロセスの間保護されている。このタイプの特定の好ましいポリマーは、RがP−Spを示す式Iで表されるものである。これらのポリマーは、半導体または電荷輸送材料として特に有用である。その理由は、それらが、例えばポリマーを半導体部品のための薄膜に加工している間またはその後のin situでの重合によって、基Pを介して架橋して、高い電荷担体移動度ならびに高い熱的、機械的および化学的安定性を有する架橋したポリマーフィルムを生成することができるからである。
好ましくは、重合性であるかまたは架橋性の基Pは、CH=CW−C(O)−O−、CH=CW−C(O)−、
CH=CW−(O)k1−、CW=CH−C(O)−(O)k3−、CW=CH−C(O)−NH−、CH=CW−C(O)−NH−、CH−CH=CH−O−、(CH=CH)CH−OC(O)−、(CH=CH−CHCH−O−C(O)−、(CH=CH)CH−O−、(CH=CH−CHN−、(CH=CH−CHN−C(O)−、HO−CW−、HS−CW−、HWN−、HO−CW−NH−、CH=CH−(C(O)−O)k1−Phe−(O)k2−、CH=CH−(C(O))k1−Phe−(O)k2−、Phe−CH=CH−、HOOC−、OCN−およびWSi−から選択され、Wは、H、F、Cl、CN、CF、フェニルまたは1〜5個のC原子を有するアルキル、特にH、ClまたはCHであり、WおよびWは、互いに独立してHまたは1〜5個のC原子を有するアルキル、特にH、メチル、エチルまたはn−プロピルであり、W、WおよびWは、互いに独立してCl、1〜5個のC原子を有するオキサアルキルまたはオキサカルボニルアルキルであり、WおよびWは、互いに独立してH、Clまたは1〜5個のC原子を有するアルキルであり、Pheは、上に定義した1つまたは2つ以上の基Lによって任意に置換されている1,4−フェニレンであり、k、kおよびkは、互いに独立して0または1であり、kは好ましくは1であり、kは1〜10の整数である。
あるいはまた、Pは、本発明のプロセスのために記載した条件の下で非反応性であるこれらの基の保護された誘導体である。好適な保護基は、通常の専門家に知られており、文献、例えばGreen, ’’Protective Groups in Organic Synthesis’’, John Wiley and Sons, New York (1981)に記載されており、例えばアセタールまたはケタールである。
特に好ましい基Pは、CH=CH−C(O)−O−、CH=C(CH)−C(O)−O−、CH=CF−C(O)−O−、CH=CH−O−、(CH=CH)CH−O−C(O)−、(CH=CH)CH−O−および
またはその保護された誘導体である。さらなる好ましい基Pは、ビニルオキシ、アクリレート、メタクリレート、フルオロアクリレート、クロロアクリレート、オキセタンおよびエポキシ基からなる群から、極めて好ましくはアクリレートまたはメタクリレート基から選択される。
基Pの重合を、通常の専門家に知られており、文献、例えばD. J. Broer; G. Challa; G. N. Mol, Macromol. Chem, 1991, 192, 59に記載されている方法によって行うことができる。
「スペーサー基」の用語は、従来技術において知られており、好適なスペーサー基Spは、通常の専門家に知られている(例えばPure Appl. Chem. 73(5), 888 (2001)を参照)。スペーサー基Spは、好ましくは式Sp’−X’で表され、したがってP−Sp−はP−Sp’−X’−であり、ここで
Sp’は、非置換であるか、またはF、Cl、Br、IもしくはCNによって単置換もしくは多置換されている、30個までのC原子を有するアルキレンであり、また1つまたは2つ以上の隣接していないCH基が、各場合において互いに独立して、−O−、−S−、−NH−、−NR−、−SiR00−、−C(O)−、−C(O)O−、−OC(O)−、−OC(O)−O−、−S−C(O)−、−C(O)−S−、−CH=CH−または−C≡C−によって、Oおよび/またはS原子が互いに直接結合しないように置き換えられていることが可能であり、
X’は、−O−、−S−、−C(O)−、−C(O)O−、−OC(O)−、−O−C(O)O−、−C(O)−NR−、−NR−C(O)−、−NR−C(O)−NR00−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR−、−CY=CY−、−C≡C−、−CH=CH−C(O)O−、−OC(O)−CH=CH−または単結合であり、
およびR00は、互いに独立してHまたは1〜12個のC原子を有するアルキルであり、
およびYは、互いに独立してH、F、ClまたはCNである。
X’は、好ましくは−O−、−S−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−CHCH−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR−、−CY=CY−、−C≡C−または単結合、特に−O−、−S−、−C≡C−、−CY=CY−または単結合である。他の好ましい態様において、X’は、共役系を形成することができる基、例えば−C≡C−もしくは−CY=CY−、または単結合である。
典型的な基Sp’は、例えば−(CH−、−(CHCHO)−CHCH−、−CHCH−S−CHCH−または−CHCH−NH−CHCH−または−(SiR00−O)−であり、pは2〜12の整数であり、qは1〜3の整数であり、RおよびR00は上に示した意味を有する。
好ましい基Sp’は、例えばエチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、ノニレン、デシレン、ウンデシレン、ドデシレン、オクタデシレン、エチレンオキシエチレン、メチレンオキシブチレン、エチレン−チオエチレン、エチレン−N−メチル−イミノエチレン、1−メチルアルキレン、エテニレン、プロペニレンおよびブテニレンである。
式Iで表される単位を含むポリマー、特に式IIで表されるものは、好ましくは式IIa
−[(Ar−U−Ar−(Ar−R IIa
式中、U、Ar1〜3、n、xおよびyは、式IおよびIIの意味を有し、ならびに
およびRは、互いに独立してRの意味の1つ、好ましくはF、BrまたはClであり、またはH、−CHCl、−CHO、−CH=CH、−SiR’R’’R’’’、−SnR’R’’R’’’−BR’R’’、−B(OR’)(OR’’)、−B(OH)もしくはP−Spを示し、ここでPおよびSpは、上記定義した通りであり、R’、R’’およびR’’’は、互いに独立して上記定義したRの意味の1つを有し、R’、R’’およびR’’’の2つはまた、それらが結合しているヘテロ原子と一緒に環を形成してもよい、
から選択される。
本発明のポリマーにおいて、繰り返し単位nの総数は、nの下限および上限のあらゆる組み合わせを含めて、好ましくは≧5、極めて好ましくは≧10、最も好ましくは≧50、および好ましくは500まで、極めて好ましくは1,000まで、最も好ましくは2,000までである。
本発明のポリマーは、ホモポリマーならびにコポリマー、例えば統計またはランダムコポリマー、交互コポリマーおよびブロックコポリマー、ならびにその組み合わせを含む。
ブロックコポリマーは、例えば式Iで表される単位によって形成された1つもしくは2つ以上のブロックおよび単位Arによって形成された1つもしくは2つ以上のブロックを含むかまたはそれからなってもよく、ここでArは、式IIまたは本明細書中に記載した意味の1つを有する。
本発明の他の態様は、式Ia
Ar−U−Ar Ia
式中、U、Ar、Ar、RおよびRは、式IIおよびIIaおいて示した意味を有するかまたは本明細書中に記載したその好ましい意味の一つを有する、
で表されるモノマーに関する。
特に好ましいのは、式Iaで表され、式中RおよびRが、好ましくは互いに独立してCl、Br、I、O−トシレート、O−トリフレート、O−メシレート、O−ノナフレート、−SiMeF、−SiMeF、−O−SO、−B(OZ、−CZ=C(Z、−C≡CHおよび−Sn(Zからなる群から選択されるモノマーであり、ここでZ1〜4は、各々が任意に置換されているアルキルおよびアリールからなる群から選択され、2つの基Zはまた、環式基を形成してもよい。
好ましくは、式Iで表される繰り返し単位、ならびに式Iaで表されるモノマーならびにそれらを含む式IIおよびIIaで表されるポリマーは、好ましい態様の以下のリストから選択される:
− Wは、Sであり、
− Wは、Seであり、
− Wは、Oであり、
− Wは、NRであり、
− Eは、−OC(O)−であり、Eは、−C(O)O−であり、すなわち、両方のエステル基が、式I中のベンゼン環にカルボニルC原子を介して結合し、
− Eは、−C(O)O−であり、Eは、−OC(O)−であり、すなわち、両方のエステル基が、式I中のベンゼン環にO原子を介して結合し、
− AおよびAの一つは、単結合であり、
− AおよびAの両方は、単結合であり、
− AおよびAの両方は、単結合ではなく、
− ArおよびArは、単結合でないときは、チオフェン−2,5−ジイル、チアゾール−2,5−ジイル、セレノフェン−2,5−ジイル、フラン−2,5−ジイル、チエノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイル、チエノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[2,3−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイルまたはセレノフェノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイルからなる群から選択され、それらのすべては、非置換であるかまたは、好ましくは本明細書中で定義したRで単置換もしくは多置換されている、
− Arは、1,4−フェニレン、2,3−ジシアノ−1,4−フェニレン、2,5−ジシアノ、2,3−ジフルロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,3,5,6−テトラフルオロ、3,4−ジフルオロチオフェン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェン−2,5−ジイル、チエノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイル、チエノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[2,3−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイル、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン−2,6−ジイル、2,2−ジチオフェン、2,2−ジセレノフェン、ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール−5,5−ジイル、ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ピロール−5,5−ジイル、4H−シクロペンタ[2,1−b:3,4−b’]ジチオフェン−2,6−ジイル、カルバゾール−2,7−ジイル、フルオレン−2,7−ジイル、インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン−2,7−ジイル、ベンゾ[1’’,2’’:4,5;4’’,5’’:4’,5’]ビス(シロロ[3,2−b:3’,2’−b’]チオフェン)−2,7−ジイル、フェナントロ[1,10,9,8−c,d,e,f,g]カルバゾール−2,7−ジイル、ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−4,7−ジイル、ベンゾ[2,1,3]セレナジアゾール−4,7−ジイル、ベンゾ[2,1,3]オキサジアゾール−4,7−ジイル、2H−ベンゾトリアゾール−4,7−ジイル、3,4−ジフルオロチオフェン−2,5−ジイル、キノキサリン−5,8−ジイル、チエノ[3,4−b]ピラジン−2,5−ジイル、チエノ[3,4−b]チオフェン−4,6−ジイル、チエノ[3,4−b]チオフェン−6,4−ジイル、3,6−ジ−チエン−2−イル−ピロロ[3,4−c]ピロール−1,4−ジオンまたは[1,3]チアゾロ[5,4−d][1,3]チアゾール−2,5−ジイルからなる群から選択され、そのすべては、非置換であるか、または好ましくは本明細書中で定義したRで単置換もしくは多置換されている、
− nは、少なくとも5、好ましくは少なくとも10、極めて好ましくは少なくとも50、および2,000まで、好ましくは500までである。
− Mwは、少なくとも5,000、好ましくは少なくとも8,000、極めて好ましくは少なくとも10,000、および好ましくは300,000まで、極めて好ましくは100,000までである、
− RおよびRは、1〜30個のC原子を有する第一級アルキルもしくはアルコキシ、3〜30個のC原子を有する第二級アルキルもしくはアルコキシ、および4〜30個のC原子を有する第三級アルキルもしくはアルコキシからなる群から選択され、ここですべてのこれらの基中で、1個または2個以上のH原子は、任意にFによって置き換えられている、
− RおよびRは、アリール、ヘテロアリール、アリールオキシ、ヘテロアリールオキシからなる群から選択され、その各々は、任意にアルキル化またはアルコキシル化されており、4〜30個の環原子を有する、
− Rは、F、Cl、Br、I、CN、R、−C(O)−R、−C(O)−O−Rまたは−O−C(O)−Rであり、ここでRは、1〜30個のC原子を有する直鎖状、分枝状または環状アルキルであり、ここで1個または2個以上の隣接していないC原子は、任意に−O−、−S−、−C(O)−、−C(O)−O−、−O−C(O)−、−O−C(O)−O−、−CR=CR00−または−C≡C−によって置き換えられており、ここで1個または2個以上のH原子は、任意にF、Cl、Br、IまたはCNによって置き換えられており、あるいはRは、非置換であるか、または上記定義した1つもしくは2つ以上の非芳香族基R、−C(O)−R、−C(O)−O−Rまたは−O−C(O)−Rによって置換されている、4〜30個の環原子を有するアリール、アリールオキシ、ヘテロアリールまたはヘテロアリールオキシである、
− Rは、1〜30個のC原子を有する、極めて好ましくは1〜15個のC原子を有する第一級アルキル、3〜30個のC原子を有する第二級アルキルまたは4〜30個のC原子を有する第三級アルキルであり、ここですべてのこれらの基中で、1個または2個以上のH原子は、任意にFによって置き換えられている、
− RおよびR00は、HまたはC〜C10アルキルから選択される、
− RおよびRは、H、ハロゲン、−CHCl、−CHO、−CH=CH2、−SiR’R’’R’’’、−SnR’R’’R’’’−BR’R’’、−B(OR’)(OR’’)、−B(OH)、P−Sp、C〜C20アルキル、C〜C20アルコキシ、C〜C20アルケニル、C〜C20フルオロアルキルおよび任意に置換されているアリールまたはヘテロアリールから選択される、
− RおよびRは、好ましくは、互いに独立してCl、Br、I、O−トシレート、O−トリフレート、O−メシレート、O−ノナフレート、−SiMeF、−SiMeF、−O−SO、−B(OZ、−CZ=C(Z、−C≡CHおよび−Sn(Z(ここでZ1〜4は、各々任意に置換されているアルキルおよびアリールからなる群から選択され、2つの基Zはまた、環式基を形成してもよい)からなる群から、極めて好ましくはBrから選択される、
− Rは、H、1〜30個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルであり、ここで1個または2個以上のH原子は、任意にFによって置き換えられている。
式IIで表される好ましいポリマーは、以下の式からなる群から選択される:
式中、Arは、式1、2または3の群を示す。
Xは、C(R)またはNであり、
Yは、O、S、SeまたはN(R)であり、
Zは、C(R)またはNであり、
は、O、S、Se、N(R)または−CH=CH−であり、
は、C(R)またはNであり、
WおよびRは、式Iの意味または本明細書中に記載した好ましい意味の1つを有し、
およびUは、それぞれ互いに独立して、−C(R)=、−C(R)−、−S(iR)−、−N(R)−、−S−、−Se−、−O−または単結合、ここで、は両方が単結合であることはなく、
は、Rの意味の一つを有し、
uは、0または1であり、
nは、式IIの意味を有するかまたは明細書中に記載した好ましい意味の1つを有する。
特に好ましくは、WがSである式IIA〜IIDのポリマーである。
さらに好ましくは、XおよびZが、C(R)であり、Yが、SまたはSeであり、最も好ましくは、Sである、式IIA〜IIDのポリマーである。
さらに好ましくは、Arが、uが1である、式1または2の群である式IIA〜IIDのポリマーであり、特に以下の群から選択される。:
−Zが、C(R)であり、Yが、SまたはSeであり、極めて好ましくは、Sであり、および/またはWがSである、ポリマーからなる群、
−UおよびUが、−C(R)=である、ポリマーからなる群、
−UおよびUの一つが単結合であり、他方が、−C(R)−、−S(iR)−、または−N(R)−である、ポリマーからなる群、
−Arが式1であり、Uが単結合であり、Uが、−C(R)−、−S(iR)−、または−N(R)−であり、極めて好ましくは、X、ZおよびZが、C(R)を示し、YおよびYが、SまたはSeであり、最も好ましくは、Sである、ポリマーからなる群、
−Arが式1であり、Yが、−CH=CH−であり、Zが、C(R)であり、および好ましくは、XおよびZが、C(R)であり、Yが、SまたはSeであり、最も好ましくは、Sである、ポリマーからなる群、
−Arが式1であり、Yが、−CH=CH−であり、Zが、C(R)であり、Uが単結合であり、Uが、−C(R)−、−S(iR)−、または−N(R)−であり、および好ましくは、XおよびZが、C(R)であり、Yが、SまたはSeであり、最も好ましくは、Sである、ポリマーからなる群、
−Arが式2であり、UおよびUが、−C(R)=であり、および好ましくは、X、ZおよびZが、C(R)であり、およびYおよびYが、SまたはSeであり、最も好ましくは、Sである、ポリマーからなる群。
さらに好ましくは、Arが、u=0である、式1または2の基であり、極めて好ましくは、X、ZおよびZが、C(R)を示し、YおよびYが、SまたはSeであり、最も好ましくは、Sである、式IIA〜IIDのポリマーである。
さらに好ましくは、Arが、式3の基であり、XおよびZが、C(R)であり、Yが、SまたはSeであり、最も好ましくは、Sである、式IIA〜IIDのポリマーである。
極めて好ましくは、以下の式からなる群から選択される式IIおよび式IIA〜IIDのポリマーである。:
ここで、R、R、R、Rおよびnは、式I、IIおよびIIAにおいて示した意味または明細書中に示した好ましい意味の1つを有する。
式IIaで表される好ましいポリマーは、式
−chain−R
式中、「chain」は、上記の式IIA−IIDおよび式II1−15から選択されたポリマー鎖であり、RおよびRは、式IIaにおいて示した意味の1つまたは本明細書中に示した好ましい意味の1つを有する、
から選択される。
本発明のポリマーを、当業者に知られており、文献に記載されている方法に従って、またはそれと同様にして合成することができる。他の調製方法を、例から採用することができる。例えば、それらを、アリール−アリールカップリング反応、例えば山本カップリング、鈴木カップリング、スティルカップリング、薗頭カップリング、ヘックカップリングまたはバックウォルドカップリングによって好適に調製することができる。鈴木カップリングおよび山本カップリングが、特に好ましい。
重合させてポリマーの繰り返し単位を形成するモノマーを、当業者に知られている方法に従って調製することができる。
好ましくは、ポリマーを、式Iaで表されるモノマーまたは本明細書中に記載したその好ましい態様から調製する。
本発明の他の観点は、式Iで表される1つもしくは2つ以上の同一であるかもしくは異なるモノマー単位または式Iaで表されるモノマーを、互いに、および/または1種もしくは2種以上のコモノマーと、重合反応において、好ましくはアリール−アリールカップリング反応においてカップリングさせることによる、ポリマーを調製する方法である。
好適であり、好ましいコモノマーは、式
−Ar−R
式中、RおよびRは、式IIaの意味の一つまたは本明細書中に示した好ましい意味の1つを有し、Arは、式IIaまたは式IIaにおけるArの意味の一つ、または本明細書中に示した好ましい意味の1つを有する、
で表されるものである。
重合のための好ましい方法は、C−CカップリングまたはC−Nカップリングをもたらすもの、例えば、例えばWO 00/53656に記載されている鈴木重合、例えばT. Yamamoto et al., Progress in Polymer Science 1993, 17, 1153-1205またはWO 2004/022626 A1に記載されている山本重合、およびスティルカップリングである。例えば、直線状重合体を山本重合によって合成する場合には、2つの反応性ハロゲン化物基RおよびRを有する上に記載したモノマーを、好ましくは使用する。直線状重合体を鈴木重合によって合成する場合には、好ましくは上に記載したモノマーを使用し、ここで少なくとも1つの反応性基RまたはRは、ボロン酸またはボロン酸誘導体基である。
鈴木重合を使用して、ホモポリマー、ならびに統計、交互およびブロックランダムコポリマーを調製してもよい。統計またはブロックコポリマーを、例えば式Iaで表され、ここで反応性基RおよびRの一方がハロゲンであり、他方の反応性基がボロン酸またはボロン酸誘導体基である上記のモノマーから調製することができる。統計、交互およびブロックコポリマーの合成は、例えばWO 03/048225 A2またはWO 2005/014688 A2に詳細に記載されている。
鈴木重合は、Pd(0)錯体またはPd(II)塩を使用する。好ましいPd(0)錯体は、少なくとも1つのホスフィン配位子を保有するもの、例えばPd(PhP)である。他の好ましいホスフィン配位子は、トリス(オルト−トリル)ホスフィン、すなわちPd(o−Tol)である。好ましいPd(II)塩は、酢酸パラジウム、すなわちPd(OAc)を含む。鈴木重合を、塩基、例えば炭酸ナトリウム、リン酸カリウムまたは有機塩基、例えばテトラエチルアンモニウムカーボネートの存在下で行う。山本重合は、Ni(0)錯体、例えばビス(1,5−シクロオクタジエニル)ニッケル(0)を使用する。
上に記載したハロゲンの代替として、式−O−SOで表される脱離基を使用することができ、ここでZは上に記載した通りである。そのような脱離基の特定の例は、トシレート、メシレートおよびトリフレートである。
式IおよびIaで表される繰り返し単位およびモノマー、ならびに式IIおよびIIaで表されるそれらのホモポリマーおよびコポリマーの特に好適であり、好ましい合成方法を、以下に示す合成スキームにおいて例示し、ここでR、Ar、ArおよびArは、式IおよびIIにおいて定義した通りである。
4,7−ジブロモ−ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−5,6−ジカルボン酸ビスエステルおよび4,7−ビス−(5−ブロモ−チオフェン−2−イル)−ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−5,6−ジカルボン酸ビスエステルの調製のための合成スキームを、スキーム1において示す(C. Burmester, R. Faust, Synthesis, 2008, 8, 1179, and WO2010031479 A1参照)。
スキーム1:
4,7−ジブロモ−ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−5,6−ジカルボン酸ビスエステルおよび4,7−ビス−(5−ブロモ−チオフェン−2−イル)−ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−5,6−ジカルボン酸ビスエステルの共重合のための合成スキームを、スキーム2(交互コポリマー)およびスキーム3(ランダムコポリマー)において示す。
スキーム2:
スキーム3:
本明細書中に記載したモノマーおよびポリマーを調製する新規な方法は、本発明の他の観点である。
本発明のポリマーをまた、混合物またはポリマーブレンドにおいて、例えばモノマー化合物と一緒に、または電荷輸送、半導性、電気伝導性、光伝導性および/もしくは発光半導性特性を有する他のポリマーと一緒に、または例えばOLED装置において中間層もしくは電荷遮断層として使用するための正孔遮断もしくは電子遮断特性を有するポリマーと共に使用することができる。したがって、本発明の他の観点は、前述の特性の1つまたは2つ以上を有する本発明の1種または2種以上のポリマーおよび1種または2種以上のさらなるポリマーを含むポリマーブレンドに関する。これらのブレンドを、従来技術に記載されており、当業者に知られている慣用の方法によって調製することができる。典型的には、ポリマーを、互いに混合するかまたは好適な溶媒に溶解し、溶液を合わせる。
本発明の他の観点は、本明細書中に記載した1種または2種以上のポリマー、混合物またはポリマーブレンドおよび1種または2種以上の有機溶媒を含む調合物に関する。
好ましい溶媒は、脂肪族炭化水素、塩素化炭化水素、芳香族炭化水素、ケトン、エーテルおよびその混合物である。使用することができる付加的な溶媒は、1,2,4−トリメチルベンゼン、1,2,3,4−テトラメチルベンゼン、ペンチルベンゼン、メシチレン、クメン、シメン、シクロヘキシルベンゼン、ジエチルベンゼン、テトラリン、デカリン、2,6−ルチジン、2−フルオロ−m−キシレン、3−フルオロ−o−キシレン、2−クロロベンゾトリフルオリド、ジメチルホルムアミド、2−クロロ−6フルオロトルエン、2−フルオロアニソール、アニソール、2,3−ジメチルピラジン、4−フルオロアニソール、3−フルオロアニソール、3−トリフルオロ−メチルアニソール、2−メチルアニソール、フェネトール、4−メチルアニソール、3−メチルアニソール、4−フルオロ−3−メチルアニソール、2−フルオロベンゾニトリル、4−フルオロベラトロール、2,6−ジメチルアニソール、3−フルオロベンゾニトリル、2,5−ジメチルアニソール、2,4−ジメチルアニソール、ベンゾニトリル、3,5−ジメチルアニソール、N,N−ジメチルアニリン、安息香酸エチル、1−フルオロ−3,5−ジメトキシベンゼン、1−メチルナフタレン、N−メチルピロリジノン、3−フルオロベンゾトリフルオリド、ベンゾトリフルオリド、ベンゾトリフルオリド、ジオキサン、トリフルオロメトキシベンゼン、4−フルオロベンゾトリフルオリド、3−フルオロピリジン、トルエン、2−フルオロトルエン、2−フルオロベンゾトリフルオリド、3−フルオロトルエン、4−イソプロピルビフェニル、フェニルエーテル、ピリジン、4−フルオロトルエン、2,5−ジフルオロトルエン、1−クロロ−2,4−ジフルオロベンゼン、2−フルオロピリジン、3−クロロフルオロベンゼン、3−クロロフルオロベンゼン、1−クロロ−2,5−ジフルオロベンゼン、4−クロロフルオロベンゼン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、2−クロロフルオロベンゼン、p−キシレン、m−キシレン、o−キシレンまたはo−、m−およびp−異性体の混合物を含む。比較的低い極性を有する溶媒が、一般的に好ましい。インクジェット印刷のために、高い沸点を有する溶媒および溶媒混合物が、好ましい。スピンコーティングのために、アルキル化ベンゼン、例えばキシレンおよびトルエンが、好ましい。
特に好ましい溶媒の例は、限定されずにジクロロメタン、トリクロロメタン、モノクロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、テトラヒドロフラン、アニソール、モルホリン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、1,4−ジオキサン、アセトン、メチルエチルケトン、1,2−ジクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロエタン、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、テトラリン、デカリン、インダン、安息香酸メチル、安息香酸エチル、メシチレンおよび/またはその混合物を含む。
ポリマーの溶液中の濃度は、好ましくは0.1〜10重量%、より好ましくは0.5〜5重量%である。任意に、当該溶液はまた、例えばWO 2005/055248 A1に記載されているように、レオロジー特性を調整するための1種または2種以上の結合剤を含む。
適切な混合および熟成の後に、溶液を、以下のカテゴリーの1つとして評価する:完全な溶液、境界的な溶液または不溶物。等高線を描画して、溶解性と不溶性とを分割する溶解度パラメーター−水素結合限界の外形を描く。溶解性領域内にある「完全な」溶媒を、例えば’’Crowley, J.D., Teague, G.S. Jr and Lowe, J.W. Jr., Journal of Paint Technology, 38, No 496, 296 (1966)’’に公表されている文献値から選択することができる。溶媒ブレンドをまた使用してもよく、’’Solvents, W.H.Ellis, Federation of Societies for Coatings Technology, p9-10, 1986’’に記載されているように同定することができる。少なくとも1種の真溶媒をブレンド中に有するのが望ましいが、そのような手順によって、本発明の両方のポリマーを溶解する「非」溶媒のブレンドがもたらされ得る。
本発明のポリマーをまた、本明細書中に記載したデバイス中のパターン形成したOSC層において使用することができる。現代のマイクロエレクトロニクスの用途のために、小さい構造またはパターンを生成して、コスト(より大きいデバイス/単位面積)および電力消費を低下させることが、一般的に望ましい。本発明のポリマーを含む薄層のパターン形成を、例えばフォトリソグラフィー、電子ビームリソグラフィーまたはレーザーパターニング(laser patterning)によって行うことができる。
電子または電気光学的デバイスにおいて薄層として使用するために、本発明のポリマー、ポリマーブレンドまたは調合物を、任意の好適な方法によって堆積させてもよい。デバイスの液体コーティングは、真空蒸着手法よりも望ましい。溶液堆積法が、特に好ましい。本発明の調合物によって、多数の液体コーティング手法の使用が可能になる。好ましい堆積手法は、限定されずに浸漬コーティング、スピンコーティング、インクジェット印刷、文字プレス印刷(letter-press printing)、スクリーン印刷、ドクターブレードコーティング、ローラー印刷、逆ローラー印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、ウェブ印刷(web printing)、スプレーコーティング(spray coating)、はけ塗りまたはパッド印刷を含む。インクジェット印刷は、それによって高解像度層およびデバイスを製造することが可能になるので、特に好ましい。
本発明の選択された調合物を作成済みのデバイス基板に、インクジェット印刷またはマイクロディスペンシングによって適用してもよい。好ましくは、産業用圧電型印字ヘッド、例えば、しかし限定されずにAprion、日立工機、InkJet Technology、On Target Technology、Picojet、Spectra、Trident、Xaarによって供給されているものを使用して、有機半導体層を基板に適用してもよい。さらに、準工業ヘッド、例えばブラザー、エプソン、コニカ、セイコーインスツル、東芝TECによって製造されているものまたは単一ノズルマイクロディスペンサー、例えばMicrodropおよびMicrofabによって生産されているものを、使用してもよい。
インクジェット印刷またはマイクロディスペンシングによって適用するために、ポリマーを、先ず好適な溶媒に溶解しなければならない。溶媒は、上に述べた要件を満たさなければならず、選択した印字ヘッドに対していかなる有害な効果をも有してはならない。さらに、溶媒は、>100℃、好ましくは>140℃およびより好ましくは>150℃の沸点を有して、印字ヘッドの内側で乾燥する溶液によって引き起こされた操作性の問題を防止しなければならない。上記で述べた溶媒とは別に、好適な溶媒は、置換および非置換のキシレン誘導体、ジ−C1〜2−アルキルホルムアミド、置換および非置換アニソールおよび他のフェノールエーテル誘導体、置換複素環式化合物、例えば置換ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピロリジノン、置換および非置換N,N−ジ−C1〜2−アルキルアニリンおよび他のフッ素化または塩素化芳香族化合物を含む。
本発明のポリマーをインクジェット印刷によって堆積させるための好ましい溶媒は、1つまたは2つ以上の置換基によって置換されており、ここで当該1つまたは2つ以上の置換基中の炭素原子の総数が少なくとも3であるベンゼン環を有するベンゼン誘導体を含む。例えば、ベンゼン誘導体は、プロピル基または3つのメチル基で置換されていてもよく、いずれの場合においても、合計で少なくとも3個の炭素原子がある。
そのような溶媒によって、ポリマーを有する溶媒を含むインクジェット流体が生成することが可能になり、それによって、噴霧の間のジェットの目詰まりおよび部品の分離が低減または防止される。溶媒(単数または複数)は、例の以下のリストから選択されたものを含んでもよい:ドデシルベンゼン、1−メチル−4−tert−ブチルベンゼン、テルピネオールリモネン、イソズレン(isodurene)、テルピノレン、シメン、ジエチルベンゼン。溶媒は溶媒混合物であり得、それは2種または3種以上の溶媒の組み合わせであり、各溶媒は好ましくは>100℃、より好ましくは>140℃の沸点を有する。そのような溶媒(単数または複数)はまた、堆積した層におけるフィルム形成を増強し、層中の欠陥を低減する。
インクジェット流体(それは溶媒、結合剤および半導性化合物の混合物である)は、好ましくは20℃で1〜100mPa・s、より好ましくは1〜50mPa・sおよび最も好ましくは1〜30mPa・sの粘度を有する。
本発明のポリマーまたは調合物はさらに、例えば界面活性化合物、潤滑剤、湿潤剤、分散剤、疎水剤(hydrophobing agent)、接着剤、流動性向上剤、消泡剤、脱気剤、反応性または非反応性であり得る希釈剤、補助剤、着色剤、染料または顔料、感光剤、安定剤、ナノ粒子または阻害剤から選択された1種または2種以上のさらなる構成成分または添加剤を含むことができる。
本発明のポリマーは、光学的、電気光学的、電子的、エレクトロルミネセントまたは光ルミネセント部品またはデバイスにおける電荷輸送、半導性、電気伝導性、光伝導性または発光材料(light mitting material)として有用である。これらのデバイスにおいて、本発明のポリマーを、典型的には薄層またはフィルムとして適用する。
したがって、本発明はまた、電子デバイスにおける半導性ポリマー、ポリマーブレンド、調合物または層の使用を提供する。当該調合物を、様々なデバイスおよび機器における高移動度の半導性材料として使用してもよい。当該調合物を、例えば半導性層またはフィルムの形態で使用してもよい。したがって、他の観点において、本発明は、電子デバイスにおいて使用するための半導性層を提供し、当該層は、本発明のポリマー、ポリマーブレンドまたは調合物を含む。層またはフィルムは、約30ミクロン未満であり得る。様々な電子デバイス用途のために、厚さは、厚さ約1ミクロン未満であり得る。当該層を、例えば電子デバイスの部分上に、前述の溶液コーティングまたは印刷手法のいずれかによって堆積させてもよい。
本発明はさらに、本発明のポリマー、ポリマーブレンド、調合物または有機半導性層を含む電子デバイスを提供する。特に好ましいデバイスは、OFET、TFT、IC、論理回路、キャパシタ、RFIDタグ、OLED、OLET、OPED、OPV、太陽電池、レーザーダイオード、光伝導体、光検出器、電子写真装置、電子写真記録装置、有機記憶装置、センサーデバイス、電荷注入層、ショットキーダイオード、平坦化層、帯電防止フィルム、伝導性基板および伝導性パターンである。
特に好ましい電子デバイスは、OFET、OLEDおよびOPVデバイス、特にバルクヘテロ接合(bulk heterojunction)(BHJ)OPVデバイスである。OFETにおいて、例えば、ドレインとソースとの間の活性な半導体チャネルは、本発明の層を含んでもよい。他の例として、OLEDデバイスにおいて、電荷(正孔または電子)注入または輸送層は、本発明の層を含んでもよい。
OPVデバイスにおいて使用するために、本発明のポリマーを、好ましくはp型(電子供与)半導体およびn型(電子受容)半導体を含む(comprise)かまたは含有し(contain)、より好ましくは本質的にそれからなり、極めて好ましくは専らそれからなる調合物中で使用する。p型半導体を、本発明のポリマーによって構成する。
n型半導体は、無機物質、例えば酸化亜鉛もしくはセレン化カドミウム、または有機物質、例えばフラーレン誘導体、例えば、例えばG. Yu, J. Gao, J.C. Hummelen, F. Wudl, A.J. Heeger, Science 1995、第270巻、p. 1789 ffに開示されている「PCBM」もしくは「PC61BM」としても知られており、例えば(6,6)−フェニル−C61−酪酸メチルエステルのようなフラーレン誘導体、または、例えばC71フラーレン基を有する構造的に類似した化合物(PC71BM)、またはポリマーであり得る(例えばCoakley, K. M.およびMcGehee, M. D. Chem. Mater. 2004, 16, 4533を参照)。
このタイプの好ましい材料は、本発明のポリマーの、C60もしくはC70フラーレンまたは修飾C60フラーレン、例えばPC61BMもしくはPC71BMとのブレンドまたは混合物である。好ましくは、ポリマー:フラーレンの比率は、重量比で2:1〜1:2、より好ましくは重量比で1.2:1〜1:1.2、最も好ましくは重量比で1:1である。配合された混合物について、任意のアニーリングステップが、ブレンド形態およびしたがってOPVデバイス性能を最適化するために必要であり得る。
OPVデバイスは、例えば文献から知られている任意のタイプであり得る[例えばWaldauf et al., Appl. Phys. Lett. 89, 233517 (2006)を参照]。
本発明の第1の好ましいOPVデバイスは、以下のものを含む:
− 一方が透明である、低い仕事関数の電極(11)(例えば金属、例えばアルミニウム)および高い仕事関数の電極(12)(例えばITO)、
− 好ましくはOSC材料から選択され、電極(11、12)間に位置する正孔輸送材料および電子輸送材料を含む層(13)(また「活性層」と称される);当該活性層は、例えば二重層もしくは2つの別個の層またはp型およびn型半導体のブレンドもしくは混合物として存在することができ、バルクヘテロ接合(BHJ)を形成する(例えばCoakley, K. M.およびMcGehee, M. D. Chem. Mater. 2004, 16, 4533を参照)、
− 例えばPEDOT:PSS(ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン):ポリ(スチレンスルホネート))のブレンドを含み、活性層(13)と高い仕事関数の電極(12)との間に位置して、高い仕事関数の電極の仕事関数を修正して、正孔についての抵抗接点を提供する、任意の導電性ポリマー層(14)、
− 電子についての抵抗接点を提供するための、活性層(13)に面する低い仕事関数の電極(11)の側の任意のコーティング(15)(例えばLiFの)。
本発明の第2の好ましいOPVデバイスは、逆OPVデバイスであり、以下のものを含む:
− 一方が透明である、低い仕事関数の電極(21)(例えば金属、例えば金)および高い仕事関数の電極(22)(例えばITO)、
− 正孔輸送材料および電子輸送材料を含み、好ましくはOSC材料から選択され、電極(21、22)間に位置する層(23)(また「活性層」と称される);当該活性層は、例えば二重層もしくは2つの別個の層またはp型およびn型半導体のブレンドもしくは混合物として存在することができ、BHJを形成する、
− 例えばPEDOT:PSSのブレンドを含み、活性層(23)と低い仕事関数の電極(21)との間に位置して、電子についての抵抗接点を提供する、任意の導電性ポリマー層(24)、
− 正孔についての抵抗接点を提供するための、活性層(23)に面する高い仕事関数の電極(22)の側の任意のコーティング(25)(例えばTiOの)。
本発明のOPVデバイスにおいて、p型およびn型半導体材料を、好ましくは、上で記載したように、材料、例えばポリマー/フラーレン系から選択する。二重層がブレンドである場合には、任意のアニーリングステップが、デバイス性能を最適化するために必要であり得る。
本発明の化合物、調合物および層はまた、OFETにおいて半導性チャネルとして使用するのに適している。したがって、本発明はまた、ゲート電極、絶縁(またはゲート絶縁体)層、ソース電極、ドレイン電極および、ソース電極とドレイン電極とを接続する有機半導性チャネルを含むOFETであって、有機半導性チャネルが、本発明のポリマー、ポリマーブレンド、調合物または有機半導性層を含む、前記OFETを提供する。OFETの他の特徴は、当業者に周知である。
OSC材料がゲート誘電体とドレインおよびソース電極との間に薄膜として配置されているOFETは、一般的に知られており、例えばUS 5,892,244、US 5,998,804、US 6,723,394および背景の章において引用されている参考文献に記載されている。利点、例えば本発明の化合物の可溶特性を使用した低コスト生産およびしたがって大きい表面の加工性により、これらのFETの好ましい用途は、例えば集積回路工学、TFTディスプレイおよびセキュリティー用途である。
OFETデバイス中のゲート、ソースおよびドレイン電極ならびに絶縁および半導性層を、任意の順序で配置してもよく、ただしソースおよびドレイン電極をゲート電極から絶縁層によって分離させ、ゲート電極および半導体層は共に、絶縁層と接触しており、ソース電極およびドレイン電極は共に、半導性層と接触している。
本発明のOFETデバイスは、好ましくは以下のものを含む:
− ソース電極、
− ドレイン電極、
− ゲート電極、
− 半導性層、
− 1つまたは2つ以上のゲート絶縁体層、
− 任意に基板。
ここで半導体層は、好ましくは、本明細書中に記載したポリマー、ポリマーブレンドまたは調合物を含む。
OFETデバイスは、最上部のゲートデバイスまたは底部のゲートデバイスであり得る。OFETデバイスの好適な構造および製造方法は、当業者に知られており、文献、例えばUS 2007/0102696 A1に記載されている。
ゲート絶縁体層は、好ましくはフルオロポリマー、例えば商業的に入手できるCytop 809M(登録商標)またはCytop 107M(登録商標)(旭硝子から)を含む。好ましくは、ゲート絶縁体層を、例えばスピンコーティング、ドクターブレーディング、ワイヤー棒コーティング(wire bar coating)、噴霧もしくは浸漬コーティングまたは他の既知の方法によって、絶縁体材料および1個または2個以上のフッ素原子を有する1種または2種以上の溶媒(フルオロ溶媒(fluorosolvent))、好ましくはパーフルオロ溶媒(perfluorosolvent)を含む調合物から堆積させる。
好適なパーフルオロ溶媒は、例えばFC75(登録商標)(Acrosから入手可能、カタログ番号12380)である。他の好適なフルオロポリマーおよびフルオロ溶媒は、従来技術において知られており、例えばパーフルオロポリマーTeflon AF(登録商標)1600もしくは2400(DuPontから)またはFluoropel(登録商標)(Cytonixから)またはパーフルオロ溶媒FC 43(登録商標)(Acros、番号12377)である。特に好ましいのは、例えばUS 2007/0102696 A1またはUS 7,095,044に開示されているように、1.0〜5.0、極めて好ましくは1.8〜4.0の低い誘電率(または誘電定数)を有する有機誘電材料(「低いk材料」)である。
セキュリティー用途において、本発明の半導性材料を有するOFETおよび他のデバイス、例えばトランジスタまたはダイオードを、RFIDタグまたはセキュリティーマーキングのために使用して、有価証券、例えば銀行券、クレジットカードまたは身分証明書、国家のID文書、免許証または金銭的価値を有する任意の製品、例えば切手、チケット、株式、小切手などを確証し、偽造を防止することができる。
あるいはまた、本発明の材料を、OLEDにおいて、例えばフラットパネルディスプレイ用途におけるアクティブディスプレイ材料として、またはフラットパネルディスプレイ、例えば液晶ディスプレイのバックライトとして使用することができる。一般的なOLEDを、多層構造を使用して実現する。発光層は、一般的に1つまたは2つ以上の電子輸送および/または正孔輸送層の間にはさまれている。電気的電圧を印加することによって、電荷担体としての電子および正孔は、発光相の方向に移動し、ここでそれらの再結合によって、発光層中に含まれるルモフォア(lumophor)単位の励起およびしたがってルミネセンスがもたらされる。
本発明の化合物、材料およびフィルムを、それらの電気的および/または光学的特性に対応して、電荷輸送層の1つもしくは2つ以上において、および/または発光層において使用してもよい。さらに、本発明の化合物、材料およびフィルムがそれら自体エレクトロルミネセント特性を示すかまたはエレクトロルミネセント基もしくは化合物を含む場合には、発光層内でのそれらの使用は、特に有利である。OLEDにおいて使用するのに適しているモノマー、オリゴマーおよびポリマー化合物または材料の選択、特徴づけおよび加工は、当業者によって一般的に知られている。例えばMeerholz, Synthetic Materials, 111-112, 2000, 31-34, Alcala, J. Appl. Phys., 88, 2000, 7124-7128およびそこに引用されている文献を参照。
他の使用において、本発明の材料、特に光ルミネセント特性を示すものを、例えばEP 0 889 350 A1に、またはC. Weder et al., Science, 279, 1998, 835-837によって記載されているように、ディスプレイデバイスにおいて光源の材料として使用してもよい。
本発明のさらなる観点は、本発明の化合物の酸化形態および還元形態の両方に関する。電子の損失または獲得のいずれかの結果、高い伝導性を有する高度に非局在化されたイオン形態の生成がもたらされる。これは、一般的なドーパントへの接触で生じ得る。ドーピングの好適なドーパントおよび方法は、例えばEP 0 528 662、US 5,198,153またはWO 96/21659から当業者に知られている。
ドーピングプロセスは、典型的には半導体材料を酸化還元反応において酸化剤または還元剤で処理して、材料中に非局在化されたイオン中心を形成し、対応する対イオンは、適用されたドーパントから誘導されることを意味する。好適なドーピング方法は、例えばドーピング蒸気への大気圧における、または減圧における曝露、ドーパントを含む溶液中での電気化学的ドーピング、ドーパントを半導体材料と接触させて熱的に拡散させること、およびドーパントの半導体材料中へのイオン注入を含む。
電子を担体として使用する場合には、好適なドーパントは、例えばハロゲン(例えばI、Cl、Br、ICl、ICl、IBrおよびIF)、ルイス酸(例えばPF、AsF、SbF、BF、BCl、SbCl、BBrおよびSO)、プロトン酸、有機酸またはアミノ酸(例えばHF、HCl、HNO、HSO、HClO、FSOHおよびClSOH)、遷移金属化合物(例えばFeCl、FeOCl、Fe(ClO、Fe(4−CHSO、TiCl、ZrCl、HfCl、NbF、NbCl、TaCl、MoF、MoCl、WF、WCl、UFおよびLnCl(ここでLnはランタノイドである)、アニオン(例えばCl、Br、I、I 、HSO 、SO 2−、NO 、ClO 、BF 、PF 、AsF 、SbF 、FeCl 、Fe(CN) 3−および様々なスルホン酸のアニオン、例えばアリ−ル−SO である。
正孔を担体として使用する場合には、ドーパントの例は、カチオン(例えばH、Li、Na、K、RbおよびCs)、アルカリ金属(例えばLi、Na、K、RbおよびCs)、アルカリ土類金属(例えばCa、SrおよびBa)、O、XeOF、(NO )(SbF )、(NO )(SbCl )、(NO )(BF )、AgClO、HIrCl、La(NO・6HO、FSOOOSOF、Eu、アセチルコリン、R(Rはアルキル基である)、R(Rはアルキル基である)、RAs(Rはアルキル基である)およびR(Rはアルキル基である)である。
本発明の化合物の伝導性形態を、OLED用途における電荷注入層およびITO平坦化層、フラットパネルディスプレイのためのフィルムおよびタッチスクリーン、帯電防止フィルム、印刷された伝導性基板、電子的用途、例えば印刷回路板およびコンデンサーにおけるパターンまたは区域を含むが、これらに限定されない用途における有機「金属」として使用することができる。
本発明の化合物および調合物はまた、例えばKoller et al., Nature Photonics 2008(2008年9月28日にオンラインで公表された)に記載されているように、有機プラスモン発光ダイオード(OPED)において使用するのに好適であり得る。
他の使用において、本発明の材料を、例えばUS 2003/0021913に記載されているように、LCDまたはOLEDデバイスにおける整列層において、または整列層として、単独でまたは他の材料と一緒に使用することができる。本発明の電荷輸送化合物の使用によって、整列層の電気伝導率を増大させることができる。LCDにおいて使用した場合には、この増大した電気伝導率によって、切り替え可能なLCDセルにおける悪影響の残留dc効果を低減させ、画像固着(image sticking)を抑制させるか、または、例えば強誘電体LCDにおいては、強誘電体LCの自発的な分極電荷の切り替えによって発生した残留電荷を低減させることができる。
整列層上に提供された発光材料を含むOLEDデバイスにおいて使用した場合には、この増大した電気伝導率によって、発光材料のエレクトロルミネセンスを増強させることができる。メソゲン性または液晶特性を有する本発明の化合物または材料は、上に記載したように配向した異方性フィルムを形成することができ、それは、前記異方性フィルム上に提供された液晶媒体における整列を誘発または増強するための整列層として特に有用である。本発明の材料をまた、US 2003/0021913に記載されているように、光配向層において、または光配向層として使用するための光異性体化可能な(photoisomerisable)化合物および/または発色団と組み合わせてもよい。
他の使用において、本発明の材料、特にそれらの水溶性誘導体(例えば極性もしくはイオン性側基を有する)またはイオン的にドープした形態を、DNA配列を検出し、識別するための化学的センサーまたは材料として使用することができる。そのような使用は、例えばL. Chen, D. W. McBranch, H. Wang, R. Helgeson, F. WudlおよびD. G. Whitten, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 12287;D. Wang, X. Gong, P. S. Heeger, F. Rininsland, G. C. BazanおよびA. J. Heeger, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 49;N. DiCesare, M. R. Pinot, K. S. SchanzeおよびJ. R. Lakowicz, Langmuir 2002, 18, 7785;D. T. McQuade, A. E. Pullen, T. M. Swager, Chem. Rev. 2000, 100, 2537に記載されている。
文脈が他に明白に示さない限り、本明細書中で使用した用語の複数形は、本明細書中で単数形を含むものと解釈するべきであり、逆もまた同様である。
本明細書の記載および特許請求の範囲の全体にわたって、「含む(comprise)」および「含有する(contain)」の語ならびに例えば当該語の変化形、例えば「含む(comprising)」および「含む(comprises)」は、「含むがこれらには限定されない」を意味し、他の構成成分を除外することを意図しない(および除外しない)。
本発明の先の態様に対する変法を、尚本発明の範囲内にある一方で、なすことができることが、認識される。本明細書中に開示した各特徴は、他に述べない限り同一であるか、同等であるかまたは同様の目的を果たす代替の特徴によって置き換えられ得る。したがって、他に述べない限り、開示した各特徴は、同等であるかまたは同様の特徴の包括的な一連のもののみの1つの例である。
本明細書中に開示したすべての特徴を、そのような特徴および/またはステップの少なくともいくつかが相互に排他的である組み合わせを除き、あらゆる組み合わせにおいて組み合わせてもよい。特に、本発明の好ましい特徴は、本発明のすべての観点に適用可能であり、あらゆる組み合わせにおいて使用され得る。同様に、本質的でない組み合わせにおいて記載した特徴を、別個に(組み合わせにおいてではなく)使用してもよい。
上に記載した特徴の、特に好ましい態様の多くが、独立して進歩性を有し、本発明の態様の一部であるに過ぎないわけではないことが、認識される。独立した保護が、これらの特徴について、目下クレームされているあらゆる発明に加えて、またはその代替として求められ得る。
本発明をここで、以下の例への参照によってより詳細に記載し、それは例示的であるに過ぎず、本発明の範囲を限定しない。
例1
ブタ−2−イン二酸ビス−(2−エチル−ヘキシル)エステル
アセチレンジカルボン酸(25.0g、219mmol)、エチルヘキサノール(103cm、660mmol)、無水トルエン(100cm)および硫酸(10cm)の混合物をDean-Stark条件下で17時間、還流加熱する。混合物を冷却し、塩水(200cm)を添加し、生成物をエーテル(2×250cm)で抽出する。組合わせた有機抽出物を無水硫酸マグネシウム上で乾燥し、ろ過し、真空で溶媒を除去し、褐色油が得られる。残留物を真空(144℃、0.07mBar)で蒸留し、淡黄色油のブタ−2−イン二酸ビス−(2−エチル−ヘキシル)エステルが得られる。
4,7−ジ−チオフェン−2−イル−ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−5,6−ジカルボン酸ビス−(2−エチル−ヘキシル)エステル
[4−(チオフェン−2−カルボニル)−[2,1,3]チアジアゾール−3−イル]−チオフェン−2−イル−メタノン(1.7g、6mmol)、無水トルエン(70cm)およびラヴェッソン試薬(Lawesson's reagent)(3.8g、9.5mmol)の混合物を室温で2時間撹拌する。ブタ−2−イン二酸ビス−(2−エチル−ヘキシル)エステル(3.4g、10mmol)を添加し、反応混合物を17時間環流加熱する。アセトン(50cm)を添加し、混合物をシリカ上に前吸収させ、カラムクロマトグラフィー(40−60ガソリン:酢酸エチル;1:0〜3:1)による精製により、黄/緑色油の4,7−ジ−チオフェン−2−イル−ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−5,6−ジカルボン酸ビス−(2−エチル−ヘキシル)エステル(380mg、11%)が得られる。
4,7−ビス−(5−ブロモ−チオフェン−2−イル)−ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−5,6−ジカルボン酸ビス−(2−エチル−ヘキシル)エステル
暗闇中の4,7−ジ−チオフェン−2−イル−ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−5,6−ジカルボン酸ビス−(2−エチル−ヘキシル)エステル(360mg、0.59mmol)のジクロロメタン(50cm)および氷酢酸(50cm)溶液にN−ブロモスクシンイミド(210mg、1.18mmol)を添加し、混合物を室温で17時間撹拌する。さらにN−ブロモスクシンイミド(160mg、0.90mmol)を添加し、混合物を室温で攪拌する。水(250cm)を混合物に添加し、生成物をジクロロメタン(2×200cm)で抽出した。組み合わせた有機抽出物を無水硫酸マグネシウム上で乾燥し、ろ過し、真空で溶媒を除去し、黄色油が得られる。粗材料のカラムクロマトグラフィー(40−60ガソリン:酢酸エチル;1:0〜3:1)により、オレンジ/黄色油の4,7−ビス−(5−ブロモ−チオフェン−2−イル)−ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−5,6−ジカルボン酸ビス−(2−エチル−ヘキシル)エステル(140mg、31%)が得られる。
ポリ{4,7−ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−5,6−ジカルボン酸ビス−(2−エチル−ヘキシル)エステル}−alt−{5,5(2,6−ビス[2−チエニル]−4,8−ジオクチルベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェン)
4,8−ジオクチル−2,6−ビス−トリメチルスタンナニル−ベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェン(133.2mg、0.18mmol)、4,7−ビス−(5−ブロモ−チオフェン−2−イル)−ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−5,6−ジカルボン酸ビス−(2−エチル−ヘキシル)エステル(138.7mg、0.18mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)二パラジウム(0) (1.6mg、0.002mmol)、トリ(o−トリル)ホスフィン(2.2mg、0.007mmol)の混合物を窒素の入れ替えによる連続3サイクルの真空状態にする。これに脱気無水トルエン(5cm)および脱気N,N−ジメチルホルムアミド(1cm)を添加する。混合物を110℃で17時間加熱する。混合物を冷却し、撹拌された酸性メタノール(10%塩酸、50cm)中に注ぎ、沈殿物を30分撹拌する。ろ過によって固体を回収し、メタノール(100cm)で洗浄すると、黒い固体が得られる。粗ポリマーをアセトン、40−60ガソリンおよびクロロホルムによるソックスレー抽出によって洗浄する。クロロホルム抽出物を真空中で濃縮し、攪拌メタノール(50cm)中に沈殿させる。ろ過によってポリマーを回収し、真空下で乾燥すると黒色固体のポリ{4,7−ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−5,6−ジカルボン酸ビス−(2−エチル−ヘキシル)エステル}−alt−{5,5(2,6−ビス[2−チエニル]−4,8−ジオクチルベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェン)(100mg、54%)が得られる。GPC(クロロベンゼン)Mn:16,600、pd:1.73
光起電セルの製造および測定
有機光起電(OPV)デバイスをLUMETEC Corporationより購入したITO−ガラス基板(13Ω/sq.)上に製造する。ボトム電極(アノード)の輪郭を示す、通常のフォトリソグラフィー処理の前に基材を、通常の溶媒(アセトン、iso−プロパノール、脱イオン水)を用いて、超音波浴中で、洗浄した。ポリ(スチレンスルホン酸)でドーピングした導電性ポリマー、ポリ(エチレンジオキシチオフェン)[Clevios VPAI 4083 (H.C. Starck)]を1:1の比率で脱イオン水と混合した。この溶液を、20nmの厚みにするスピンコーティングをする前に、完全に混合するために20分超音波処理し、0.2μmフィルターを用いてろ過した。基板を、良好なぬれ性を得るためにスピンコーティング処理前にオゾンに曝した。フィルムをその後、窒素雰囲気下で130℃、30分、アニーリングし、ここで処理の残余物を保持した。
活性材料溶液を例において記載した濃度および成分比で調製し、一晩撹拌した。薄膜を、表面形状測定装置を用いて測定したときに100〜250nmの厚みとなる活性膜を得るためにスピンコートまたはブレードコートした。続けて、残留溶媒の除去を確実なものとするために短い乾燥時間をとった。通常、スピンコートフィルムは、ホットプレート上で、23℃、10分、ブレードコートフィルムは、70℃、2分で乾燥した。デバイス製造の最後のステップは、Ca(30nm)/Al(200nm)カソードをセルの輪郭を示すために、シャドウマスクを介して、熱的に蒸発させた。サンプルを23℃で、光源としてSolar Simulator (Newport Ltd, Model 91160)を用いて1太陽照射下で、対照として校正Si−セルを用いて測定した。
ポリマー例(1)〜(5)のPC61BMとのブレンドの1太陽光照射下のOPVデバイス特性を表1に示す。
例1:20mg/ml濃度、1:2の比率OPV:PCBM[60]
例2:30mg/ml濃度、1:2の比率OPV:PCBM[60]
例3:40mg/ml濃度、1:2の比率OPV:PCBM[60]
例4:30mg/ml濃度、1:1の比率OPV:PCBM[60]
例5:30mg/ml濃度、1:3の比率OPV:PCBM[60]

Claims (13)

  1. 式II
    −[(Ar−U−Ar−(Ar− II
    式中、
    Uは、各出現において同一に、または異なって、式
    式中、アスタリスクは、隣接した基への結合を示し、
    Wは、Sであり、
    、E は、−O−C(O)−または−C(O)−O−であり、
    およびR は、1〜35個のC原子を有する直鎖状、分枝状もしくは環状アルキルから選択され、およびここで1個または2個以上のH原子は、任意にFによって置き換えられていてもよい、
    で表される単位であり、
    Ar およびAr 、各出現において同一に、または異なって、および互いに独立して、チオフェン−2,5−ジイル、チアゾール−2,5−ジイル、セレノフェン−2,5−ジイル、フラン−2,5−ジイル、チエノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイル、チエノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[2,3−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイルおよびセレノフェノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイルからなる群から選択され、それらのすべてが、非置換であるかまたはR で単置換もしくは多置換され、
    Ar は、各出現において同一に、または異なって、1,4−フェニレン、2,3−ジシアノ−1,4−フェニレン、2,5−ジシアノ、2,3−ジフルロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,3,5,6−テトラフルオロ、3,4−ジフルオロチオフェン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェン−2,5−ジイル、チエノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイル、チエノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[2,3−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイル、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン−2,6−ジイル、2,2−ジチオフェン、2,2−ジセレノフェン、ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール−5,5−ジイル、ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ピロール−5,5−ジイル、4H−シクロペンタ[2,1−b:3,4−b’]ジチオフェン−2,6−ジイル、カルバゾール−2,7−ジイル、フルオレン−2,7−ジイル、インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン−2,7−ジイル、ベンゾ[1’’,2’’:4,5;4’’,5’’:4’,5’]ビス(シロロ[3,2−b:3’,2’−b’]チオフェン)−2,7−ジイル、フェナントロ[1,10,9,8−c,d,e,f,g]カルバゾール−2,7−ジイル、ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−4,7−ジイル、ベンゾ[2,1,3]セレナジアゾール−4,7−ジイル、ベンゾ[2,1,3]オキサジアゾール−4,7−ジイル、2H−ベンゾトリアゾール−4,7−ジイル、3,4−ジフルオロチオフェン−2,5−ジイル、キノキサリン−5,8−ジイル、チエノ[3,4−b]ピラジン−2,5−ジイル、チエノ[3,4−b]チオフェン−4,6−ジイル、チエノ[3,4−b]チオフェン−6,4−ジイル、3,6−ジ−チエン−2−イル−ピロロ[3,4−c]ピロール−1,4−ジオンまたは[1,3]チアゾロ[5,4−d][1,3]チアゾール−2,5−ジイルからなる群から選択され、それらのすべてが、非置換であるかまたはR で単置換もしくは多置換され、
    は、各出現において同一に、または異なって、F、Cl、Br、I、CN、R 、−C(O)−R 、−C(O)−O−R または−O−C(O)−R であり、ここでR は、1〜30個のC原子を有する直鎖状、分枝状または環状アルキルであり、ここで1個または2個以上の隣接していないC原子は、任意に−O−、−S−、−C(O)−、−C(O)−O−、−O−C(O)−、−O−C(O)−O−、−CR =CR 00 −または−C≡C−によって置き換えられていてもよく、ここで1個または2個以上のH原子は、任意にF、Cl、Br、IまたはCNによって置き換えられていてもよく、
    およびR 00 は、互いに独立してHまたはC 〜C 40 アルキル基、C 〜C 40 アルコキシまたはオキサアルキル基、C 〜C 40 アルケニル基、C 〜C 40 アルキニル基、C 〜C 40 アリル基、C 〜C 40 アルキルジエニル基、C 〜C 40 ポリエニル基、C 〜C 18 アリール基、C 〜C 40 アルキルアリール基、C 〜C 40 アリールアルキル基、C 〜C 40 シクロアルキル基またはC 〜C 40 シクロアルケニル基を示し、
    は、各出現において同一に、または異なって0、1または2であるが、こで少なくとも1つの単位−[(Ar−U−Ar−(Ar]−において、xは1であり、
    yは、各出現において同一に、または異なって0、1または2であり、
    nは、>1の整数である、
    で表されるポリマー。
  2. 式IIa
    −[(Ar−U−Ar−(Ar−R IIa
    式中、U、Ar1〜3、n、xおよびyは、請求項の意味を有し、ならびに
    およびRは、互いに独立して請求項におけるRの意味の1つを有するか、またはH、−CHCl、−CHO、−CH=CH、−SiR’R’’R’’’、−SnR’R’’R’’’−BR’R’’、−B(OR’)(OR’’)もしくは−B(OH) し、
    R’、R’’およびR’’’は、互いに独立して請求項におけるRの意味の1つを有し、R’、R’’およびR’’’の2つはまた、それらが結合しているヘテロ原子と一緒に環を形成してもよい、
    から選択される、請求項1に記載のポリマー。
  3. および/またはRが、1〜30個のC原子を有する第一級アルキル、3〜30個のC原子を有する第二級アルキル、および4〜30個のC原子を有する第三級アルキルからなる群から選択され、ここですべてのこれらの基中で、1個または2個以上のH原子が、任意にFによって置き換えられていてもよい、請求項1または2に記載のポリマー。
  4. が−OC(O)−であり、E が−C(O)O−であり、両方のエステル基が、式I中のベンゼン環にカルボニルC原子を介して結合している、請求項1〜3のいずれか一項に記載のポリマー。
  5. 以下の式II8〜II15
    式中、
    およびR は、1〜35個のC原子を有する直鎖状、分枝状もしくは環状アルキルから選択され、およびここで1個または2個以上のH原子は、任意にFによって置き換えられていてもよく、
    は、H、1〜30個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルであり、ここで1個または2個以上のH原子は、任意にFによって置き換えられていてもよく、
    は、R の意味の1つを有する、
    からなる群から選択される、請求項1〜4のいずれか一項に記載のポリマー。
  6. 混合物またはブレンドであって、請求項1〜のいずれか一項に記載の1種または2種以上のポリマーおよび半導性、電荷輸送、正孔/電子輸送、正孔/電子遮断、電気伝導性、光伝導性または発光特性を有する1種または2種以上の化合物またはポリマーを含む、前記混合物またはブレンド。
  7. 請求項1〜のいずれか一項に記載の1種または2種以上のポリマー、混合物またはブレンド、および有機溶媒から選択された1種または2種以上の溶媒を含む、調合物。
  8. 請求項1〜のいずれか一項に記載のポリマー、混合物、ブレンドまたは調合物の、光学的、電気光学的、電子的、エレクトロルミネセントまたは光ルミネセント部品またはデバイスにおける電荷輸送、半導性、電気伝導性、光伝導性または発光材料としての使用。
  9. 請求項1〜のいずれか一項に記載の1種または2種以上のポリマー、混合物、ブレンドまたは調合物を含む、光学的、電気光学的または電子的部品またはデバイス。
  10. 有機電界効果トランジスタ(OFET)、薄膜トランジスタ(TFT)、集積回路(IC)、論理回路、キャパシタ、電波認識(RFID)タグ、デバイスまたは部品、有機発光ダイオード(OLED)、有機発光トランジスタ(OLET)、フラットパネルディスプレイ、ディスプレイのバックライト、有機光起電デバイス(OPV)、太陽電池、レーザーダイオード、光伝導体、光検出器、電子写真装置、電子写真記録装置、有機記憶装置、センサーデバイス、電荷注入層、電荷輸送層またはポリマー発光ダイオード(PLED)中の中間層、ショットキーダイオード、平坦化層、帯電防止フィルム、ポリマー電解膜(PEM)、伝導性基板、伝導性パターン、電池における電極材料、整列層、バイオセンサー、バイオチップ、セキュリティマーキング、セキュリティーデバイス、ならびにDNA配列を検出し、識別するための部品またはデバイスからなる群から選択される、請求項に記載の部品またはデバイス。
  11. 有機電界効果トランジスタ(OFETまたはバルクヘテロ接合有機光起電デバイス(OPVである、請求項または10に記載の部品またはデバイス。
  12. 式Ia
    −Ar−U−Ar−R Ia
    式中、Uは、式I
    式中、アスタリスクは、隣接した基への結合を示し、
    Wは、Sであり、
    、E は、−O−C(O)−または−C(O)−O−であり、
    およびR は、1〜35個のC原子を有する直鎖状、分枝状もしくは環状アルキルから選択され、およびここで1個または2個以上のH原子は、任意にFによって置き換えられていてもよく、
    で表される単位であり、
    Ar およびAr は、各出現において同一に、または異なって、および互いに独立して、チオフェン−2,5−ジイル、チアゾール−2,5−ジイル、セレノフェン−2,5−ジイル、フラン−2,5−ジイル、チエノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイル、チエノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[2,3−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイルおよびセレノフェノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイルからなる群から選択され、それらのすべてが、非置換であるかまたはR で単置換もしくは多置換され、
    は、各出現において同一に、または異なって、F、Cl、Br、I、CN、R 、−C(O)−R 、−C(O)−O−R または−O−C(O)−R であり、ここでR は、1〜30個のC原子を有する直鎖状、分枝状または環状アルキルであり、ここで1個または2個以上の隣接していないC原子は、任意に−O−、−S−、−C(O)−、−C(O)−O−、−O−C(O)−、−O−C(O)−O−、−CR =CR 00 −または−C≡C−によって置き換えられていてもよく、ここで1個または2個以上のH原子は、任意にF、Cl、Br、IまたはCNによって置き換えられていてもよく、
    およびR 00 は、互いに独立してHまたはC 〜C 40 アルキル基、C 〜C 40 アルコキシまたはオキサアルキル基、C 〜C 40 アルケニル基、C 〜C 40 アルキニル基、C 〜C 40 アリル基、C 〜C 40 アルキルジエニル基、C 〜C 40 ポリエニル基、C 〜C 18 アリール基、C 〜C 40 アルキルアリール基、C 〜C 40 アリールアルキル基、C 〜C 40 シクロアルキル基またはC 〜C 40 シクロアルケニル基を示し、
    およびR は、互いに独立してCl、Br、I、O−トシレート、O−トリフレート、O−メシレート、O−ノナフレート、−SiMe F、−SiMeF 、−O−SO 、−B(OZ 、−CZ =C(Z 、−C≡CHおよび−Sn(Z からなる群から選択されるモノマーであり、ここでZ 1〜4 は、各々が任意に置換されているアルキルおよびアリールからなる群から選択され、2つの基Z はまた、環式基を形成してもよい、
    で表されるモノマー。
  13. 請求項1〜のいずれか一項に記載のポリマーを調製する方法であって、
    式Ia
    −Ar −U−Ar −R Ia
    式中、Uは、式I
    式中、アスタリスクは、隣接した基への結合を示し、
    Wは、Sであり、
    、E は、−O−C(O)−または−C(O)−O−であり、
    およびR は、1〜35個のC原子を有する直鎖状、分枝状もしくは環状アルキルから選択され、およびここで1個または2個以上のH原子は、任意にFによって置き換えられていてもよい、
    で表される単位であり、
    Ar およびAr は、各出現において同一に、または異なって、および互いに独立して、チオフェン−2,5−ジイル、チアゾール−2,5−ジイル、セレノフェン−2,5−ジイル、フラン−2,5−ジイル、チエノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイル、チエノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[2,3−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイルおよびセレノフェノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイルからなる群から選択され、それらのすべてが、非置換であるかまたはR で単置換もしくは多置換され、
    は、各出現において同一に、または異なって、F、Cl、Br、I、CN、R 、−C(O)−R 、−C(O)−O−R または−O−C(O)−R であり、ここでR は、1〜30個のC原子を有する直鎖状、分枝状または環状アルキルであり、ここで1個または2個以上の隣接していないC原子は、任意に−O−、−S−、−C(O)−、−C(O)−O−、−O−C(O)−、−O−C(O)−O−、−CR =CR 00 −または−C≡C−によって置き換えられており、ここで1個または2個以上のH原子は、任意にF、Cl、Br、IまたはCNによって置き換えられていてもよく、
    およびR 00 は、互いに独立してHまたはC 〜C 40 アルキル基、C 〜C 40 アルコキシまたはオキサアルキル基、C 〜C 40 アルケニル基、C 〜C 40 アルキニル基、C 〜C 40 アリル基、C 〜C 40 アルキルジエニル基、C 〜C 40 ポリエニル基、C 〜C 18 アリール基、C 〜C 40 アルキルアリール基、C 〜C 40 アリールアルキル基、C 〜C 40 シクロアルキル基またはC 〜C 40 シクロアルケニル基を示す、
    およびR は、互いに独立してCl、Br、I、O−トシレート、O−トリフレート、O−メシレート、O−ノナフレート、−SiMe F、−SiMeF 、−O−SO 、−B(OZ 、−CZ =C(Z 、−C≡CHおよび−Sn(Z からなる群から選択されるモノマーであり、ここでZ 1〜4 は、各々が任意に置換されているアルキルおよびアリールからなる群から選択され、2つの基Z はまた、環式基を形成してもよい、
    で表される、1種または2種以上のモノマーを互いに、および/または式
    −Ar−R
    式中、R およびR 前記R およびR と同一の意味を有し、
    Ar は、各出現において同一に、または異なって、1,4−フェニレン、2,3−ジシアノ−1,4−フェニレン、2,5−ジシアノ、2,3−ジフルロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,3,5,6−テトラフルオロ、3,4−ジフルオロチオフェン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェン−2,5−ジイル、チエノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイル、チエノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[2,3−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイル、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン−2,6−ジイル、2,2−ジチオフェン、2,2−ジセレノフェン、ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール−5,5−ジイル、ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ピロール−5,5−ジイル、4H−シクロペンタ[2,1−b:3,4−b’]ジチオフェン−2,6−ジイル、カルバゾール−2,7−ジイル、フルオレン−2,7−ジイル、インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン−2,7−ジイル、ベンゾ[1’’,2’’:4,5;4’’,5’’:4’,5’]ビス(シロロ[3,2−b:3’,2’−b’]チオフェン)−2,7−ジイル、フェナントロ[1,10,9,8−c,d,e,f,g]カルバゾール−2,7−ジイル、ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−4,7−ジイル、ベンゾ[2,1,3]セレナジアゾール−4,7−ジイル、ベンゾ[2,1,3]オキサジアゾール−4,7−ジイル、2H−ベンゾトリアゾール−4,7−ジイル、3,4−ジフルオロチオフェン−2,5−ジイル、キノキサリン−5,8−ジイル、チエノ[3,4−b]ピラジン−2,5−ジイル、チエノ[3,4−b]チオフェン−4,6−ジイル、チエノ[3,4−b]チオフェン−6,4−ジイル、3,6−ジ−チエン−2−イル−ピロロ[3,4−c]ピロール−1,4−ジオンまたは[1,3]チアゾロ[5,4−d][1,3]チアゾール−2,5−ジイルからなる群から選択され、それらのすべてが、非置換であるかまたはR で単置換もしくは多置換され、
    は、前記R と同一の意味を有する、
    で表される1種または2種以上のモノマーと、アリール−アリールカップリング反応においてカップリングさせることによる、前記方法。
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