JP6419065B2 - 電子工学用途のためのフェナントロ[9,10−b]フランポリマーおよび小分子化合物 - Google Patents

電子工学用途のためのフェナントロ[9,10−b]フランポリマーおよび小分子化合物 Download PDF

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Description

本発明は式(I)または(II)の繰り返し単位を含むポリマー、および式(VIII)または(IX)の化合物[前記式中、Y、Y15、Y16およびY17は互いに独立して式(I)または(II)の基である]、および有機電子素子における、特に有機光起電素子(太陽電池)およびフォトダイオードにおける、またはダイオードおよび/または有機電界効果トランジスタを有する素子における、有機半導体としてのそれらの使用に関する。本発明によるポリマーおよび化合物は、有機溶剤中での優れた可溶性および優れた膜形成特性を有することができる。さらには、本発明によるポリマーおよび化合物を有機電界効果トランジスタ、有機光起電素子(太陽電池)およびフォトダイオード内で使用する場合、高いエネルギー変換効率、優れた電界効果移動度、良好なオン/オフ電流比および/または優れた安定性が観察できる。
US5077142号は、1以上の有機層を挟むアノードおよびカソードを含むエレクトロルミネッセンス素子であって、前記有機層が一般式(B)m−(A)n (B=選択された環式炭化水素、縮合された多環式炭化水素、O含有複素環、N含有複素環、およびS含有複素環; A=ベンゼン、ビフェニル、メトキシベンゼンまたはナフタレン基; m=1〜6の範囲の整数、且つn=1〜6の範囲の整数)によって表される化合物を含む、前記素子に関する。以下の化合物が明示的に開示されている:
Figure 0006419065
EP1067165号は、アノードとカソードとの間に配置された有機化合物の1以上の薄層で構成される発光層を含む有機エレクトロルミネッセンス素子であって、1以上の有機化合物薄層が、(例えば複素芳香環に含まれる)窒素アニオンおよび金属カチオンによって形成されるイオン性の配位結合と、窒素原子またはカルコゲンおよび金属の間に形成される配位結合との両方を有する有機金属錯体を含有する、前記素子を記載している。有機金属錯体の金属カチオンは、Al、Ga、In、Tl、Be、Mg、Sr、Ba、Ca、Zn、Cd、Hg、PdまたはCuから選択できる。以下の金属錯体が明示的に開示されている:
Figure 0006419065
US7183010号は、基板; 前記基板上に配置されたアノードおよびカソード; アノードとカソードとの間に配置されたルミネッセンス層を含む有機発光素子が記載され、そこでは、ルミネッセンス層はホストおよび1種のドーパントを含み、前記ホストは、2つの成分の混合物を含む固体の有機材料を含み、その第一の成分は電子および/またはホールのいずれかを輸送できる有機化合物であり、且つモノマー状態と凝集状態との両方を形成し、且つ第二の成分は第一のホスト成分との混合に際して連続的且つ本質的にピンホールのない層を形成できる有機化合物である一方で、前記ドーパントは発光素子から光を生成できるように選択される。ジナフト[1’,2’:2,3;2’’,1’’:10,11]ペリロ[1,12]フラン(194−45−6;テトラベンゾ[1,2:5,6:7,8:11,12]ペンタフェノ [13,14−bcd]フラン(8Cl,9Cl))が明示的に開示されている
Figure 0006419065
US6828044号は、ドーパントが以下の式によって表されるベンゾフランを含む素子を記載している
Figure 0006419065
aおよびRbは独立してアリールまたはヘテロアリール基を示し、それらに結合する窒素はフェニル環の3位または4位に位置し、Rcは水素またはアルキル、アリールまたはヘテロアリール基を示し、且つRdは1つまたはそれより多くの水素またはアルキル、置換窒素、アリールまたはヘテロアリール基を示し、結合して環を形成し、環Aへと縮合することがある。
WO2006097419号は式
Figure 0006419065
[式中、
Aは5、6または7員の複素芳香環であり、窒素、酸素および硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子、特に1つの窒素原子を含有し、且つ窒素、置換窒素、酸素および硫黄から選択される少なくとも1つのさらなるヘテロ原子を含有する]
の繰り返し単位を含有し得るポリマーを記載している。
Aの限定されない例は、
Figure 0006419065
[式中、XはO、SまたはN−R17であり、破線−−−はベンゼン環への結合を示す]
である。
WO2007/090773号は、式
Figure 0006419065
[式中、Aは5、6または7員の複素芳香環であり、窒素、酸素および硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子、特に1つの窒素原子を含有し、且つ、窒素、置換窒素、酸素および硫黄から選択される少なくとも1つのさらなるヘテロ原子を含有し、Ra、R1、R2、R3、R4、R1'、R2'、R3'およびR4'の少なくとも1つは基R10であり、前記R10は基−(Sp)x1−[PG’]<であり、前記Spはスペーサー単位であり、PG’は重合性基から誘導された基であり、x1は0または1であり、且つxは0または1〜4の整数である]
の繰り返し単位を含むポリマーに関する。
Aの限定されない例は、
Figure 0006419065
[式中、XはO、SまたはN−R17であり、破線−−−はベンゼン環への結合を示す]
である。
WO2008031743号は式
Figure 0006419065
の化合物を、特にリン光性化合物のホストとして含むエレクトロルミネッセンス素子に関する。Aは5、6または7員の複素芳香環であり、窒素、酸素および硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子、特に1つの窒素原子を含有し、且つ窒素、置換窒素、酸素および硫黄から選択される少なくとも1つのさらなるヘテロ原子を含有する。
WO2008/119666号は、式
Figure 0006419065
の化合物、それらの製造方法、および有機発光ダイオード(OLED)において特にリン光性化合物のためのホストとしてのそれらの使用を開示している。Aは5、6または7員の複素芳香環であり、窒素、酸素および硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子、特に1つの窒素原子を含有し、且つ窒素、置換窒素、酸素および硫黄から選択される少なくとも1つのさらなるヘテロ原子を含有する。
Aの例は、
Figure 0006419065
[式中、R7はR8の意味を有し、R8''はR8の意味を有し、XはO、S、N−R17であり、R205、R206、R207、R208、R209、R210、R8、R9、R8'、R9'、R10およびR17は以下で定義されるとおりであり、pは0、1、2または3であり、破線−−−はビフェニル単位への結合を示す]
である。
WO2011137157号は、トリフェニレンとベンゾフラン系との組み合わせを使用する有機発光ダイオードのためのリン光性材料を開示している。
Figure 0006419065
前記式中、R1、R2およびRaは独立して水素、重水素、アルキル、アルコキシ、アミノ、アルケニル、アルキニル、アリールおよびヘテロアリールから選択される。R1およびR2の各々は、一置換基、二置換基、三置換基、四置換基を示すことができる。R1およびR2の少なくとも2つの置換基が結合して、縮合環を形成する。Raはベンゾ環を形成するために縮合できない一置換基または二置換基を示す。XはO、SまたはSeである。ベンゾフランを一般式
Figure 0006419065
の化合物から選択できる。
PCT/EP2011/067255号は、式
Figure 0006419065
の化合物を、特にリン光性化合物のためのホストとして含む電子素子、特にエレクトロルミネッセンス素子に関し、前記式中、R1およびR2は互いに独立してH、F、C1〜C18−アルキル、Eによって置換された且つ/またはDによって中断されたC1〜C18−アルキル、C6〜C24−アリール、Gによって置換されたC6〜C24−アリール、C2〜C20−ヘテロアリール、Gによって置換されたC2〜C20−ヘテロアリールであるか、または、
1およびR2は一緒に、
Figure 0006419065
を形成し、前記式中、
206'、R208'、R205、R206、R207、R208、R209およびR210は互いに独立してH、C1〜C18−アルキル、Eによって置換された且つ/またはDによって中断されたC1〜C18−アルキル、C1〜C18−アルコキシ、またはEによって置換された且つ/またはDによって中断されたC1〜C18−アルコキシ、C1〜C18−フルオロアルキル、C6〜C24−アリール、Gによって置換されたC6〜C24−アリール、C2〜C20−ヘテロアリール、Gによって置換されたC2〜C20−ヘテロアリール、C2〜C18−アルケニル、C2〜C18−アルキニル、C7〜C25−アラルキル、Gによって置換されたC7〜C25−アラルキル、CN、または−CO−R28であり、
3およびL4は互いに独立して単結合または橋かけ単位BUであり、
1およびX2は互いに独立して基−NA11'である。
本発明の1つの課題は、有機電界効果トランジスタ、有機光起電素子(太陽電池)およびフォトダイオード内で使用される場合に、高いエネルギー変換効率、優れた電界効果移動度、良好なオン/オフ電流比、および/または優れた安定性を示すポリマーを提供することである。
前記の課題は、式
Figure 0006419065
[式中、
1およびR2は、互いに独立してH、F、C1〜C18−アルキル、E’によって置換された且つ/またはD’によって中断されたC1〜C18−アルキル、C6〜C24−アリール、G’によって置換されたC6〜C24−アリール、C2〜C20−ヘテロアリール、G’によって置換されたC2〜C20−ヘテロアリールであるか、または、
1およびR2は、一緒に基
Figure 0006419065
を形成し、前記式中、
205、R206、R206'、R207、R208、R208'、R209およびR210は、互いに独立してH、C1〜C18−アルキル、E’によって置換された且つ/またはD’によって中断されたC1〜C18−アルキル、C1〜C18−アルコキシ、またはE’によって置換された且つ/またはD’によって中断されたC1〜C18−アルコキシ、C1〜C18−フルオロアルキル、C6〜C24−アリール、Gによって置換されたC6〜C24−アリール、C2〜C20−ヘテロアリール、G’によって置換されたC2〜C20−ヘテロアリール、C2〜C18−アルケニル、C2〜C18−アルキニル、C7〜C25−アラルキル、G’によって置換されたC7〜C25−アラルキル、CN、または−CO−R28であり、
D’は、−CO−、−COO−、−S−、−SO−、−SO2−、−O−、−NR65−、−SiR7071−、−POR72−、−CR63=CR64−、または−C≡C−であり、且つ、
E’は、−OR69、−SR69、−NR6566、−COR68、−COOR67、−CONR6566、−CN、CF3またはハロゲンであり、
G’は、E’、C1〜C18−アルキル、または−O−によって中断されたC1〜C18−アルキルであり、
28は、H; C6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキルまたはC1〜C18−アルコキシによって置換されたC6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキル; または−O−によって中断されたC1〜C18−アルキルであり、
63およびR64は、互いに独立して、C6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキルまたはC1〜C18−アルコキシによって置換されたC6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキル; または−O−によって中断されたC1〜C18−アルキルであり、
65およびR66は、互いに独立して、C6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキルまたはC1〜C18−アルコキシによって置換されたC6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキル; または−O−によって中断されたC1〜C18−アルキルであるか、または
65およびR66は、一緒に5または6員環を形成し、
67は、C6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキルまたはC1〜C18−アルコキシによって置換されたC6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキル; または−O−によって中断されたC1〜C18−アルキルであり、
68は、H、C6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキルまたはC1〜C18−アルコキシによって置換されたC6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキル; または−O−によって中断されたC1〜C18−アルキルであり、
69は、C6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキルまたはC1〜C18−アルコキシによって置換されたC6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキル; または−O−によって中断されたC1〜C18−アルキルであり、
70およびR71は、互いに独立して、C1〜C18−アルキル、C6〜C18−アリール、またはC1〜C18−アルキルによって置換されたC6〜C18−アリールであり、且つ、
72は、C1〜C18−アルキル、C6〜C18−アリール、またはC1〜C18−アルキルによって置換されたC6〜C18−アリールである]
の繰り返し単位を含むポリマーによって解決される。
有利には、本発明のポリマー、または、本発明のポリマーを含む有機半導体の材料、層または構成成分を、有機発光ダイオード(PLED、OLED)、有機光起電素子(太陽電池)およびフォトダイオード内、または有機電界効果トランジスタ(OFET)内で使用できる。
この発明のポリマーは、好ましくは、質量平均分子量4000ダルトン以上、特に4,000〜2,000,000ダルトン、より好ましくは10,000〜1,000,000、最も好ましくは10,000〜100,000ダルトンを有する。分子量は、ポリスチレン標準を使用した高温ゲル透過クロマトグラフィー(HT−GPC)によって測定される。この発明のポリマーは、好ましくは多分散性1.01〜10、より好ましくは1.1〜3.0、最も好ましくは1.5〜2.5を有する。本発明のポリマーは好ましくは共役している。
本発明のオリゴマーは、好ましくは質量平均分子量4000ダルトン未満を有する。
好ましい実施態様において、R1およびR2は一緒に基
Figure 0006419065
を形成する。R205、R206、R207およびR208は好ましくはHである。
他の好ましい実施態様において、R1およびR2は式
Figure 0006419065
[式中、R400、R401、R402およびR403は互いに独立してH、CN、F、CF3、C1〜C18−アルコキシ; C1〜C18−アルキル; または−O−によって中断されたC1〜C18−アルキルであり、R400、R401、R402およびR403は好ましくはHである]
の基である。
好ましい実施態様において、本発明は、式
Figure 0006419065
[式中、
1およびR2は、互いに独立して式
Figure 0006419065
[式中、R400、R401、R402、R403、R404およびR405は互いに独立してH、CN、F、CF3,C1〜C18−アルコキシ; C1〜C18−アルキル; または−O−によって中断されたC1〜C18−アルキルである]
の基であるか、または
1およびR2は一緒に、基
Figure 0006419065
を形成する]
の繰り返し単位を含むポリマーに関する。
式Iの繰り返し単位の中で、式
Figure 0006419065
の繰り返し単位が好ましい。式IIの繰り返し単位の中で、式
Figure 0006419065
の繰り返し単位が好ましい。
前記ポリマーは、式
Figure 0006419065
のホモポリマーであってよく、前記式中、Aは式(I)または(II)の繰り返し単位である。nは通常、4〜1000、特に4〜200、非常に特に5〜150の範囲内である。
選択的に、前記ポリマーは式
Figure 0006419065
特に
Figure 0006419065
の繰り返し単位を含むポリマー、非常に特に式
Figure 0006419065
のコポリマーであってよく、前記式中、nは通常、4〜1000、特に4〜200、非常に特に5〜150の範囲内である。
Aは式(I)または(II)の繰り返し単位であり、且つ、−COM1−は繰り返し単位
Figure 0006419065
であり、前記式中、
kは0、1、2または3であり、lは1、2または3であり、rは0、1、2または3であり、zは0、1、2または3であり、
Ar4、Ar5、Ar6およびAr7は互いに独立して式
Figure 0006419065
Figure 0006419065
Figure 0006419065
の基であり、前記式中、X1
Figure 0006419065
Figure 0006419065
Figure 0006419065
であり、前記式中、
1'は、
Figure 0006419065
であり、
3およびR3'は互いに独立して、水素、ハロゲン、ハロゲン化されたC1〜C25−アルキル、シアノ、随意に1つまたはそれより多くの酸素または硫黄原子によって中断されていてよいC1〜C25−アルキル、C7〜C25−アリールアルキルまたはC1〜C25−アルコキシであり、
104およびR104'は、互いに独立して、水素、シアノ、COOR103、C1〜C25−アルキル基、またはC6〜C24−アリールまたはC2〜C20−ヘテロアリールであり、
4、R4'、R5、R5'、R6およびR6'は、互いに独立して、水素、ハロゲン、ハロゲン化されたC1〜C25−アルキル、シアノ、随意に1つまたはそれより多くの酸素または硫黄原子によって中断されていてよいC1〜C25−アルキル、C7〜C25−アリールアルキルまたはC1〜C25−アルコキシであり、
7、R7'、R9およびR9'は、互いに独立して、水素、随意に1つまたはそれより多くの酸素または硫黄原子によって中断されていてよいC1〜C25−アルキル、またはC7〜C25−アリールアルキルであり、
8およびR8'は、互いに独立して、水素、C6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキルまたはC1〜C18−アルコキシによって置換されたC6〜C18−アリール; または随意に1つまたはそれより多くの酸素または硫黄原子によって中断されていてよいC1〜C25−アルキル; またはC7〜C25−アリールアルキルであり、
11およびR11'は、互いに独立して、C1〜C25−アルキル基、C7〜C25−アリールアルキル、またはフェニル基であって1〜3箇所C1〜C8−アルキルおよび/またはC1〜C8−アルコキシで置換されていることがあるものであり、
12およびR12'は、互いに独立して、水素、ハロゲン、シアノ、随意に1つまたはそれより多くの酸素または硫黄原子によって中断されていてよいC1〜C25−アルキル、C1〜C25−アルコキシ、C7〜C25−アリールアルキル、または
Figure 0006419065
であり、前記R13はC1〜C10−アルキル基またはトリ(C1〜C8−アルキル)シリル基であり、または、
104およびR104'は互いに独立して水素、C1〜C18−アルキル、随意にGによって置換されていてよいC6〜C10−アリール、またはGによって随意に置換されていてよいC2〜C8−ヘテロアリールであり、
105、R105'、R106およびR106'は、互いに独立して、水素、ハロゲン、シアノ、随意に1つまたはそれより多くの酸素または硫黄原子によって中断されていてよいC1〜C25−アルキル、C7〜C25−アリールアルキルまたはC1〜C18−アルコキシであり、
107は、水素、C7〜C25−アリールアルキル、C6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキルまたはC1〜C18−アルコキシによって置換されたC6〜C18−アリール; C1〜C18−ペルフルオロアルキル; C1〜C25−アルキルであって、−O−または−S−によって中断されていてよいもの、または−COOR103であり、
108およびR109は、互いに独立して、H、C1〜C25−アルキル、Eによって置換された且つ/またはDによって中断されたC1〜C25−アルキル、C7〜C25−アリールアルキル、C6〜C24−アリール、Gによって置換されたC6〜C24−アリール、C2〜C20−ヘテロアリール、Gによって置換されたC2〜C20−ヘテロアリール、C2〜C18−アルケニル、C2〜C18−アルキニル、C1〜C18−アルコキシ、Eによって置換された且つ/またはDによって中断されたC1〜C18−アルコキシ、またはC7〜C25−アラルキルであるか、または
108およびR109は、一緒に式=CR110111の基を形成し、前記式中、
110およびR111は、互いに独立してH、C1〜C18−アルキル、Eによって置換された且つ/またはDによって中断されたC1〜C18−アルキル、C6〜C24−アリール、Gによって置換されたC6〜C24−アリール、C2〜C20−ヘテロアリール、Gによって置換されたC2〜C20−ヘテロアリールであり、または
108およびR109は、一緒に、5または6員環を形成し、それは随意にC1〜C18−アルキル、Eによって置換された且つ/またはDによって中断されたC1〜C18−アルキル、C6〜C24−アリール、Gによって置換されたC6〜C24−アリール、C2〜C20−ヘテロアリール、Gによって置換されたC2〜C20−ヘテロアリール、C2〜C18−アルケニル、C2〜C18−アルキニル、C1〜C18−アルコキシ、Eによって置換された且つ/またはDによって中断されたC1〜C18−アルコキシ、C7〜C25−アラルキルによって置換されていることがあり、
Dは、−CO−、−COO−、−S−、−O−または−NR112'−であり、
Eは、C1〜C8−チオアルコキシ、C1〜C8−アルコキシ、CN、−NR112'113'、−CONR112'113'またはハロゲンであり、
GはE、またはC1〜C18−アルキルであり、且つ、
112'およびR113'は、互いに独立してH; C6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキルまたはC1〜C18−アルコキシによって置換されたC6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキル; または−O−によって中断されたC1〜C18−アルキルであり、
115およびR115'は、互いに独立して、水素、ハロゲン、シアノ、随意に1つまたはそれより多くの酸素または硫黄原子によって中断されていてよいC1〜C25−アルキル、C1〜C25−アルコキシ、C7〜C25−アリールアルキル、または
Figure 0006419065
であり、前記R116はC1〜C10−アルキル基またはトリ(C1〜C8−アルキル)シリル基であり、
117およびR117'は、互いに独立して、C1〜C25−アルキル基、C7〜C25−アリールアルキル、またはフェニル基であって1〜3箇所C1〜C8−アルキルおよび/またはC1〜C8−アルコキシで置換されていることがあるものであり、
118、R119、R120およびR121は、互いに独立して、水素、ハロゲン、ハロゲン化されたC1〜C25−アルキル、シアノ、随意に1つまたはそれより多くの酸素または硫黄原子によって中断されていてよいC1〜C25−アルキル、C7〜C25−アリールアルキルまたはC1〜C25−アルコキシであり、
122およびR122'は、互いに独立して、水素、C6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキルまたはC1〜C18−アルコキシによって置換されたC6〜C18−アリール; または随意に1つまたはそれより多くの酸素または硫黄原子によって中断されていてよいC1〜C25−アルキル; またはC7〜C25−アリールアルキルであり、
201は、水素、C1〜C100−アルキル基、−COOR103; 1つまたはそれより多くのハロゲン原子、ヒドロキシル基、ニトロ基、−CNまたはC6〜C18−アリール基で置換され且つ/または−O−、−COO−、−OCO−または−S−によって中断されたC1〜C100−アルキル基; C7〜C25−アリールアルキル基、カルバモイル基、1〜3箇所、C1〜C100−アルキルおよび/またはC1〜C100−アルコキシによって置換されていてよいC5〜C12−シクロアルキル基、C6〜C24−アリール基、特にフェニルまたは1−ナフチルもしくは2−ナフチルであって1〜3箇所、C1〜C100−アルキル、C1〜C100−チオアルコキシ、および/またはC1〜C100−アルコキシで置換されていてよいもの、およびペンタフルオロフェニルから選択され、
103およびR114は、互いに独立して、随意に1つまたはそれより多くの酸素または硫黄原子によって中断されていてよいC1〜C25−アルキルであり、
202およびR203は、同一または異なっていてよく、且つ、H、F、−CN、随意に1つまたはそれより多くの酸素または硫黄原子によって中断されていてよいC1〜C100−アルキル; およびC1〜C100−アルコキシから選択される。
上述の繰り返し単位COM1は公知であり、且つ、公知の手順に従って調製できる。DPP繰り返し単位およびそれらの合成に関しては、例えばUS6451459号B1、WO05/049695号、WO2008/000664号、EP2034537号A2、EP2075274号A1、WO2010/049321号、WO2010/049323号、WO2010/108873号、WO2010/115767号、WO2010/136353号、WO2010/136352号およびPCT/EP2011/057878号が参照される。
3、R3'、R4およびR4'は、好ましくは水素またはC1〜C25−アルキルである。
201は好ましくは、直鎖または分枝鎖のC1〜C36−アルキル基、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、2−ペンチル、3−ペンチル、2,2−ジメチルプロピル、1,1,3,3−テトラメチルペンチル、n−ヘキシル、1−メチルヘキシル、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチルヘキシル、n−ヘプチル、イソヘプチル、1,1,3,3−テトラメチルブチル、1−メチルヘプチル、3−メチル−ヘプチル、n−オクチル、1,1,3,3−テトラメチルブチルおよび2−エチルヘキシル、n−ノニル、デシル、ウンデシル、特に、n−ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、2−エチルヘキシル、2−ブチルヘキシル、2−ブチルオクチル、2−ヘキシルデシル、2−デシルテトラデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、エイコシル、ヘンエイコシル、ドコシルまたはテトラコシルである。
有利には、基R201は、式
Figure 0006419065
[式中、m1=n1+2であり、且つ、m1+n1≦24である]
によって表すことができる。キラル側鎖は、ホモキラルかラセミかのいずれかであってよく、そのことが化合物の形態に影響することがある。
−COM1は好ましくは以下の式の繰り返し単位である:
Figure 0006419065
[式中、
3、R3'、R4およびR4'は、互いに独立して水素またはC1〜C25−アルキルであり、
8およびR8'は、互いに独立して、水素またはC1〜C25−アルキルであり、
114は、C1〜C38−アルキル基であり、
201は、C1〜C38−アルキル基であり、且つ、
202およびR203は、互いに独立して、水素またはC1〜C25−アルキルである]。
特に好ましい実施態様において、COM1は、式(XVb)、(XVb’)、(XVe)、(XVh)、(XVh’)、(XVu’)、(XVu’’)および(XVu’’’)、特に(XVb)、(XVb’)、(XVu’)、(XVu’’)および(XVu’’’)の繰り返し単位から選択される。
本発明の好ましい実施態様において、ポリマーは、式
Figure 0006419065
の繰り返し単位を含むコポリマー、特に、式
Figure 0006419065
のコポリマーであり、前記式中、AおよびCOM1は上記に定義されたとおりであり、nは分子量4,000〜2,000,000ダルトン、より好ましくは10,000〜1,000,000、最も好ましくは10,000〜100,000ダルトンをもたらす数である。nは通常、4〜1000、特に4〜200、非常に特定には5〜150の範囲内である。式IIIによって表されるポリマー構造は、例えばSuzuki重合法を介して得られるポリマー生成物の理想的な代表物である。式
Figure 0006419065
の繰り返し単位を、ポリマー鎖中に2つの方法:
Figure 0006419065
で組み込むことができる。両方の可能性が式(III)に含まれるものとする。
本発明のポリマーは、2つより多くの異なる繰り返し単位、例えば、互いに異なるA、COM1およびBの繰り返し単位を含むことができる。前記の実施態様において、ポリマーは、式
Figure 0006419065
の繰り返し単位を含むコポリマーであり、前記式中、x=0.995〜0.005、y=0.005〜0.995、特にx=0.2〜0.8、y=0.8〜0.2、およびx+y=1である。BはCOM1の意味を有するが、ただし、BはCOM1とは異なる。AおよびCOM1は上記に定義されたとおりである。
本発明の他の好ましい実施態様において、Aは上記で定義された式(Ia)、(Ib)、(IIa)または(IIb)の繰り返し単位であり、且つ、
Figure 0006419065
は、式
Figure 0006419065
の基であり、前記式中、R3、R3'、R4およびR4'は、互いに独立して水素またはC1〜C25−アルキルであり、
8およびR8'は、互いに独立して、水素またはC1〜C25−アルキルであり、且つ
201は、C1〜C38−アルキル基である。式(Ia)および(Ib)の繰り返し単位は、式(IIa)および(IIb)の繰り返し単位よりも好ましい。
式IまたはIIのポリマーの中で、以下のポリマーが好ましい:
Figure 0006419065
Figure 0006419065
前記式中、
nは、4〜1000、特に4〜200、非常に特に5〜150であり、
3、R3'、R4およびR4'は、互いに独立して水素またはC1〜C25−アルキルであり、且つ
201は、C1〜C38−アルキル基である。
特に好ましいポリマーの例を以下に示す:
Figure 0006419065
Figure 0006419065
Figure 0006419065
Figure 0006419065
式IIIのコポリマーを、例えば鈴木反応によって得ることができる。通常、「鈴木反応」と称される、芳香族ボロネートおよびハロゲン化物、特に臭化物の縮合反応は、N. MiyauraおよびA. Suzukiによって、Chemical Reviews, Vol. 95, pp. 457−2483 (1995)内で報告されているとおり、様々な有機官能基の存在を許容する。好ましい触媒は、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,6’−ジ−アルコキシビフェニル/酢酸パラジウム(II)、トリ−アルキル−ホスホニウム塩/パラジウム(0)誘導体およびトリ−アルキルホスフィン/パラジウム(0)誘導体である。特に好ましい触媒は、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,6’−ジ−メトキシビフェニル(sPhos)/酢酸パラジウム(II)、およびトリ−tert−ブチルホスホニウムテトラフルオロボレート((t−Bu)3P*HBF4)/トリスジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0) (Pd2(dba)3)、およびトリ−tert−ブチルホスフィン (t−Bu)3P/トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0) (Pd2(dba)3)である。高分子量ポリマーおよびコポリマーを調製するために、この反応を適用することができる。
式IIIに相応するポリマーを調製するために、Pdおよびトリフェニルホスフィンの触媒作用下で、式
Figure 0006419065
の二ハロゲン化物を、式
Figure 0006419065
に相応する(等モル)量のジボロン酸またはジボロネートと反応させるか、または式
Figure 0006419065
の二ハロゲン化物を、式
Figure 0006419065
に相応する(等モル)量のジボロン酸またはジボロネートと反応させ、前記式中、X10はハロゲン、特にBrであり、且つ、X11はその都度独立して、
Figure 0006419065
であり、前記式中、Y1はその都度独立して、C1〜C10−アルキル基であり、且つ、Y2はその都度独立して、C2〜C10−アルキレン基、例えば−CY34−CY56−または−CY78−CY910−CY1112−であり、前記式中、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8、Y9、Y10、Y11およびY12は互いに独立して、水素またはC1〜C10−アルキル基、特に、−C(CH32C(CH32−、−CH2C(CH32CH2−または−C(CH32CH2C(CH32−であり、且つ、Y13およびY14は、互いに独立して、水素またはC1〜C10−アルキル基である。該反応は、典型的には芳香族炭化水素溶剤、例えばトルエン、キシレン中で約0℃〜180℃で実施される。他の溶剤、例えばジメチルホルムアミド、ジオキサン、ジメトキシエタンおよびテトラヒドロフランを単独で、または芳香族炭化水素との混合物で使用することもできる。水性塩基、好ましくは炭酸ナトリウムもしくは重炭酸ナトリウム、リン酸カリウム、炭酸カリウムもしくは重炭酸カリウムを、ボロン酸、ボロネートのための活性剤として、且つ、NBr捕捉剤として使用する。重合反応は、0.2〜100時間かかることがある。有機塩基、例えば水酸化テトラアルキルアンモニウム、および相間移動触媒、例えばTBABは、ホウ素の活性を促進できる(例えばLeadbeater & Marco; Angew. Chem. Int. Ed. Eng. 42 (2003) 1407およびそこで引用されている参考文献を参照)。他の様々な反応条件は、T. I. Wallow and B. M. Novak、J. Org. Chem. 59 (1994) 5034−5037内; およびM. Remmers, M. Schulze, and G. Wegner、Macromol. Rapid Commun. 17 (1996) 239−252内に示されている。分子量の制御は、過剰な二臭化物、ジボロン酸、またはジボロネートまたは連鎖停止剤のいずれかを使用することによって可能である。
WO2010/136352号内に記載される方法によれば、重合は、
a) パラジウム触媒および有機ホスフィンまたはホスホニウム化合物を含む触媒/リガンド系、
b) 塩基
c) 溶剤または溶剤混合物
の存在下で行われ、前記有機ホスフィンが式
Figure 0006419065
の三置換ホスフィンまたはそのホスホニウム塩であることを特徴とし、前記式中、X’’はY’’と独立して窒素原子またはC−R2''基を表し、且つY’’はX’’と独立して窒素原子またはC−R9''基を表し、R1''は、2つのR1''基の各々について互いに独立してC1〜C24−アルキル、C3〜C20−シクロアルキルの群から選択される基を表し、前記は特に両方とも単環式、および二環式および三環式のシクロアルキル基、C5〜C14−アリールを含み、前記は特にフェニル、ナフチル、フルオレニル基、C2〜C13−ヘテロアリール(N、O、Sの群から選択されるヘテロ原子の数は1〜2であってよい)を含み、2つの基R1''は互いに結合されていてもよく、
且つ、前記式中、上述の基R1''はそれ自体、各々、互いに独立して、水素、C1〜C20−アルキル、C2〜C20−アルケニル、C3〜C8−シクロアルキル、C2〜C9−ヘテロアルキル、C5〜C10−アリール、C2〜C9−ヘテロアリール(N、O、Sの群からのヘテロ原子の数は1〜4であってよい)、C1〜C20−アルコキシ、C1〜C10−ハロアルキル、ヒドロキシ; NH−(C1〜C20−アルキル)、NH−(C5〜C10−アリール)、N(C1〜C20−アルキル)2、N(C1〜C20−アルキル)(C5〜C10−アリール)、N(C5〜C10−アリール)2、N(C1〜C20−アルキル/C5〜C10−アリール33 +、NH−CO−C1〜C20−アルキル、NH−CO−C5〜C10−アリールの形のアミノ; COOHおよびCOOQの形のカルボキシラト(前記Qは一価のカチオンまたはC1〜C8−アルキルのいずれかを表す); C1〜C6−アシルオキシ; SO3HおよびSO3Q’(前記Qは一価のカチオン、C1〜C20−アルキルまたはC5〜C10−アリールのいずれかを表す)の形態のスルフィネート、スルホネート、トリ−C1〜C6−アルキルシリルの群から選択される置換基によって一置換または多置換されていてよく、ここで、上述の置換基の2つは互いに橋かけされていてよく、R2''−R9''は水素、アルキル、アルケニル、シクロアルキル、芳香族または複素芳香族アリール、O−アリール、NH−アルキル、N−(アルキル)2、O−(アリール)、NH−(アリール)、N−(アルキル)(アリール)、O−CO−アルキル、O−CO−アリール、F、Si(アルキル)3、CF3、CN、CO2H、COH、SO3H、CONH2、CONH(アルキル)、CON(アルキル)2、SO2(アルキル)、SO(アルキル)、SO(アリール)、SO2(アリール)、SO3(アルキル)、SO3(アリール)、S−アルキル、S−アリール、NH−CO(アルキル)、CO2(アルキル)、CONH2、CO(アルキル)、NHCOH、NHCO2(アルキル)、CO(アリール)、CO2(アリール)基を表し、ここで、2つまたはそれより多くの隣接する基は、互いに独立して、互いと結合されて縮合環系が存在してもよく、且つ、R2''〜R9''において、アルキルは各々直鎖または分枝鎖であってよい1〜20個の炭素原子を有する炭化水素基を表し、アルケニルは各々直鎖または分枝鎖であってよい2〜20個の炭素原子を有する一価または多価不飽和の炭化水素基を表し、シクロアルキルは3〜20個の炭素原子を有する炭化水素を表し、アリールは5〜14員の芳香族基を表し、ここで、アリール基内の1〜4つの炭素原子は、窒素、酸素および硫黄の群から選択されるヘテロ原子によって置換されて5〜14員の複素環式芳香族基が存在してよく、ここでR2''〜R9''は、R1''について定義されたとおりのさらなる置換基を有することもできる。
有機ホスフィンおよびそれらの合成は、WO2004101581号内に記載されている。
好ましい有機ホスフィンは、以下の式の三置換されたホスフィンから選択される:
Figure 0006419065
Figure 0006419065
1)5''およびR6''は一緒に環
Figure 0006419065
を形成する。2)3''およびR4''は一緒に環
Figure 0006419065
を形成する。
好ましい触媒の例は以下の化合物を含む:
パラジウム(II)アセチルアセトナト、パラジウム(0)ジベンジリデン−アセトン錯体、パラジウム(II)プロピオネート、
Pd2(dba)3: [トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)]、
Pd(dba)2: [ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)]、
Pd(PR32、前記式中、PR3は式VIの三置換されたホスフィンである、
Pd(OAc)2: [酢酸パラジウム(II)]、塩化パラジウム(II)、臭化パラジウム(II)、テトラクロロパラジウム酸(II)リチウム、
PdCl2(PR32、前記式中、PR3は式VIの三置換されたホスフィンである: パラジウム(0)ジアリルエーテル錯体、硝酸パラジウム(II)、
PdCl2(PhCN)2: [ジクロロビス(ベンゾニトリル)パラジウム(II)]、
PdCl2(CH3CN): [ジクロロビス(アセトニトリル)パラジウム(II)]、および
PdCl2(COD): [ジクロロ(1,5−シクロオクタジエン)パラジウム(II)]。
PdCl2、Pd2(dba)3、Pd(dba)2、Pd(OAc)2またはPd(PR32が特に好ましい。Pd2(dba)3、およびPd(OAc)2が最も好ましい。
パラジウム触媒は、触媒量で反応混合物中に存在する。「触媒量」との用語は、(複素環式)芳香族化合物の1当量を明らかに下回る量、好ましくは、使用される(複素環式)芳香族化合物の当量に対して0.001〜5mol%、最も好ましくは0.001〜1mol%の量に関する。
反応混合物中のホスフィンまたはホスホニウム塩の量は、使用される(複素環式)芳香族化合物の当量に対して好ましくは0.001〜10mol%、最も好ましくは0.01〜5mol%である。Pd:ホスフィンの好ましい比は1:4である。
塩基は全ての水性および非水性塩基から選択でき、且つ、無機または有機であってよい。官能性ホウ素基あたり少なくとも1.5当量の前記塩基が反応混合物中に存在することが好ましい。適した塩基は、例えばアルカリおよびアルカリ土類金属の水酸化物、カルボン酸塩、炭酸塩、フッ化物およびリン酸塩、例えば水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウム、酢酸ナトリウムおよび酢酸カリウム、炭酸ナトリウムおよび炭酸カリウム、フッ化ナトリウムおよびフッ化カリウム、およびリン酸ナトリウムおよびリン酸カリウム、または金属アルコレートである。塩基の混合物を使用することも可能である。塩基は好ましくはリチウム塩、例えばリチウムアルコキシド(例えばリチウムメトキシドおよびリチウムエトキシド)、水酸化リチウム、カルボン酸リチウム、炭酸リチウム、フッ化リチウムおよび/またはリン酸リチウムである。
現在最も好ましい塩基は、水性LiOHx2O(LiOHの一水和物)および(無水)LiOHである。
反応は典型的には約0℃〜180℃、好ましくは20〜160℃、より好ましくは40〜140℃、最も好ましくは40〜120℃で行われる。重合反応は、0.1、特に0.2〜100時間かかることがある。
本発明の好ましい実施態様において、溶剤はTHFであり、塩基はLiOH*H2Oであり、反応はTHFの還流温度(約65℃)で行われる。
溶剤は例えば、トルエン、キシレン、アニソール、THF、2−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、クロロベンゼン、フルオロベンゼン、または1つまたはそれより多くの溶剤を含む溶剤混合物、例えばTHF/トルエンおよび随意に水から選択される。最も好ましくはTHFまたはTHF/水である。
有利には、重合を
a) 酢酸パラジウム(II)またはPd2(dba)3、(トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0))および有機ホスフィンA1〜A13、
b) LiOHまたはLiOHx2O、および
c) THF、および随意に水
の存在下で行う。LiOHの一水和物が使用される場合、水を添加する必要はない。パラジウム触媒は、使用される(複素環式)芳香族化合物の当量に対して好ましくは約0.5mol%の量で存在する。反応混合物中のホスフィンまたはホスホニウム塩の量は、使用される(複素環式)芳香族化合物の当量に対して、好ましくは約2mol%である。Pd:ホスフィンの好ましい比は約1:4である。
好ましくは、重合反応は酸素不在の不活性条件下で行われる。窒素およびより好ましくはアルゴンが不活性ガスとして使用される。
WO2010/136352号内に記載される方法は、大規模用途に適しており、容易に利用可能であり、且つ、出発材料を高い収率で、高純度および高選択性で、それぞれのポリマーに変換する。該方法は質量平均分子量少なくとも10,000、より好ましくは少なくとも20,000、最も好ましくは少なくとも30,000を有するポリマーをもたらすことができる。現在最も好ましいポリマーは、質量平均分子量30,000〜80,000ダルトンを有する。分子量は、ポリスチレン標準を使用した高温ゲル透過クロマトグラフィー(HT−GPC)によって測定される。該ポリマーは、好ましくは多分散性1.01〜10、より好ましくは1.1〜3.0、最も好ましくは1.5〜2.5を有する。
適宜、例えば一官能性アリールハライドまたはアリールボロネート
Figure 0006419065
を前記反応において、末端アリール基の形成をもたらす連鎖停止剤として使用できる。
生じるコポリマー内でのモノマー単位の順序を、鈴木反応におけるモノマー供給の順および組成を制御することによって制御することが可能である。
本発明のポリマーを、スティルカップリングによって合成することもできる(例えばBabudri et al, J. Mater. Chem., 2004, 14, 11−34; J. K. Stille, Angew. Chemie Int. Ed. Engl. 1986, 25, 508を参照)。式IIIに相応するポリマーを調製するために、不活性溶剤中、温度0℃〜200℃の範囲内、パラジウム含有触媒の存在下で、式
Figure 0006419065
の二ハロゲン化物を式
Figure 0006419065
の化合物と反応させるか、または式
Figure 0006419065
の二ハロゲン化物を、式
Figure 0006419065
の化合物と反応させ、前記式中、X11'は基−SnR207208209であり、且つX10は上記で定義されたとおりであり、R207、R208およびR209は同一または異なり、且つ、HまたはC1〜C6−アルキルであり、ここで、2つの基は随意に共通の環を形成し、且つそれらの基は随意に分枝または非分枝である。ここで、使用される全てのモノマーの総体が、有機スズ官能基対ハロゲン官能基の非常に均衡のとれた比を有することが確実でなければならない。さらには、反応の最後で、一官能価の反応物を用いてエンドキャップすることによって、過剰な反応性基を除去することが有利であることを証明できる。プロセスを実施するために、スズ化合物およびハロゲン化合物を好ましくは1つまたはそれより多くの不活性有機溶剤中に導入し、且つ0〜200℃、好ましくは30〜170℃の温度で、1時間〜200時間、好ましくは5時間〜150時間撹拌する。粗生成物を、当業者に公知であり且つそれぞれのポリマーのために適切な方法、例えば繰り返しの再沈殿によって、または透析によっても精製できる。
記載される方法のために適した有機溶剤は、例えばエーテル、例えばジエチルエーテル、ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、ジイソプロピルエーテルおよびtert−ブチルメチルエーテル、炭化水素、例えばヘキサン、イソヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエンおよびキシレン、アルコール、例えばメタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、エチレングリコール、1−ブタノール、2−ブタノールおよびtert−ブタノール、ケトン、例えばアセトン、エチルメチルケトンおよびイソブチルメチルケトン、アミド、例えばジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミドおよびN−メチルピロリドン、ニトリル、例えばアセトニトリル、プロピオニトリルおよびブチロニトリル、およびそれらの混合物である。
パラジウムおよびホスフィン化合物は、鈴木の別形についての記載と類似して選択されるべきである。
選択的に、本発明のポリマーを根岸反応によって、亜鉛反応物A−(ZnX12) (前記式中、X12はハロゲンおよびハロゲン化物である)、およびCOM1−(X232 (前記式中、X23はハロゲンまたはトリフラートである)を使用して、またはA−(X232およびCOM1−(ZnX232を使用して合成することもできる。例えばE. Negishi et al., Heterocycles 18 (1982) 117−22が参照される。
選択的に、本発明のポリマーを檜山反応によって、有機反応物A−(SiR2102112122 (前記式中、R210、R211およびR212は同一または異なり、且つハロゲンまたはC1〜C6−アルキルである)、およびCOM1−(X232 (前記式中、X23はハロゲンまたはトリフラートである)を使用して、またはA−(X232およびCOM1−(SiR2102112122を使用して、合成することもできる。例えば、T. Hiyama et al., Pure Appl. Chem. 66 (1994) 1471−1478およびT. Hiyama et al., Synlett (1991) 845−853が参照される。
(A)n型のホモポリマーを、二ハロゲン化物
Figure 0006419065
の山本カップリングを介して得ることができ、前記式中、X10はハロゲン、好ましくは臭化物である。選択的に、(A)n型のホモポリマーを、例えば酸化剤としてのFeCl3を用いて、
Figure 0006419065
の単位の酸化重合を介して得ることができ、前記式中、X10は水素である。

Figure 0006419065
の化合物は、ポリマーの製造における中間生成物であり、新規であり、且つ、本発明のさらなる主題を形成する。A1'およびA2'は互いに独立して、式
Figure 0006419065
の基であり、前記式中、X2およびX2'は、互いに独立してハロゲン、ZnX12、−SnR207208209であり、前記R207、R208およびR209は同一または異なり、且つHまたはC1〜C6−アルキルであり、ここで、2つの基が随意に共通の環を形成し、且つ、それらの基は随意に分枝または非分枝であり、且つ、X12はハロゲン原子、または
Figure 0006419065
であり、Y1はその都度独立して、C1〜C10−アルキル基であり、且つY2はその都度独立してC2〜C10−アルキレン基、例えば−CY34−CY56−または−CY78−CY910−CY1112−であり、前記Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8、Y9、Y10、Y11およびY12は、互いに独立して水素、またはC1〜C10−アルキル基、−C(CH32C(CH32−、−C(CH32CH2C(CH32−、または−CH2C(CH32CH2−であり、且つY13およびY14は、互いに独立して水素、またはC1〜C10−アルキル基である。a、b、c、p、q、Ar1、Ar2、Ar3、Y、Y15、Y16、Y17、A3、A4、A5およびA5'は上記で定義されたとおりである。
式(IV)または(V)の化合物を、式
Figure 0006419065
の繰り返し単位を含むポリマーの製造において使用でき、前記式中、A1'およびA2'は互いに独立して式
Figure 0006419065
の基であり、a、b、c、p、q、Ar1、Ar2、Ar3、Y、Y15、Y16、Y17、A3、A4、A5およびA5'は上記で定義されたとおりである。従って、本発明は、ポリマーの製造のための式(IV)または(V)の化合物の使用にも関する。
ハロゲンは、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素である。
1〜C100−アルキル基は好ましくはC1〜C38−アルキル基、特にC1〜C25−アルキル基である。R201の定義が参照される。
1〜C25−アルキル(C1〜C18−アルキル)は、典型的には、可能であれば直鎖または分枝鎖である。例は、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、2−ペンチル、3−ペンチル、2,2−ジメチルプロピル、1,1,3,3−テトラメチルペンチル、n−ヘキシル、1−メチルヘキシル、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチルヘキシル、n−ヘプチル、イソヘプチル、1,1,3,3−テトラメチルブチル、1−メチルヘプチル、3−メチル−ヘプチル、n−オクチル、1,1,3,3−テトラメチルブチルおよび2−エチルヘキシル、n−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、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、エイコシル、ヘンエイコシル、ドコシル、テトラコシルまたはペンタコシルである。C1〜C8−アルキルは、典型的には、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、2−ペンチル、3−ペンチル、2,2−ジメチルプロピル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、1,1,3,3−テトラメチルブチルおよび2−エチルヘキシルである。C1〜C4−アルキルは、典型的にはメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、イソブチル、tert−ブチルである。
2〜C25−アルケニル(C2〜C18−アルケニル)基は、直鎖または分枝鎖のアルケニル基、例えばビニル、アリル、メタリル、イソプロペニル、2−ブテニル、3−ブテニル、イソブテニル、n−ペンタ−2,4−ジエニル、3−メチル−ブト−2−エニル、n−オクト−2−エニル、n−ドデセ−2−エニル、イソドデセニル、n−ドデセ−2−エニルまたはn−オクタデセ−4−エニルである。
2〜C25−アルキニル(C2〜C18−アルキニル)は、直鎖または分枝鎖の、且つ好ましくはC2〜C8−アルキルであって、前記は非置換であるか、または置換されていてもよく、例えばエチニル、1−プロピン−3−イル、1−ブチン−4−イル、1−ペンチン−5−イル、2−メチル−3−ブチン−2−イル、1,4−ペンタジン−3−イル、1,3−ペンタジン−5−イル、1−ヘキシン−6−イル、cis−3−メチル−2−ペンテン−4−イン−1−イル、トランス−3−メチル−2−ペンテン−4−イン−1−イル、1,3−ヘキサジン−5−イル、1−オクチン−8−イル、1−ノニン−9−イル、1−デシン−10−イルまたは1−テトラコシン−24−イルである。
ハロゲン化されたC1〜C25−アルキル基は、相応のアルキル基の水素原子の全てまたは一部がハロゲン原子によって置き換えられている分枝または非分枝の基である。
脂肪族基は、脂肪族炭化水素基とは対照的に、任意の非環式の置換基によって置換されていてよいが、しかし好ましくは非置換である。好ましい置換基は、さらに以下に例示されるとおりのC1〜C8−アルコキシまたはC1〜C8−アルキルチオ基である。「脂肪族基」との用語は、特定の隣接していない炭素原子が酸素によって置き換えられているアルキル基、例えば−CH2−O−CH2−CH2−O−CH3も含む。後者の基は、−O−CH2−CH2−O−CH3によって置換されたメチルとみなすことができる。
25個までの炭素原子を有する脂肪族炭化水素は、上記で例示されたとおり、25個までの炭素原子を有する直鎖または分枝鎖のアルキル、アルケニルまたはアルキニル(alkinylとも綴られる)基である。
アルキレンは二価のアルキル、即ち(1つの代わりに)2つの自由原子価を有するアルキル、例えばトリメチレンまたはテトラメチレンである。
アルケニレンは二価のアルケニル、即ち(1つの代わりに)2つの自由原子価を有するアルケニル、例えば−CH2−CH=CH−CH2−である。
脂肪族基は、脂肪族炭化水素基とは対照的に、任意の非環式の置換基によって置換されていてよいが、しかし好ましくは非置換である。好ましい置換基は、さらに以下に例示されるとおりのC1〜C8−アルコキシまたはC1〜C8−アルキルチオ基である。「脂肪族基」との用語は、特定の隣接していない炭素原子が酸素によって置き換えられているアルキル基、例えば−CH2−O−CH2−CH2−O−CH3も含む。後者の基は、−O−CH2−CH2−O−CH3によって置換されたメチルとみなすことができる。
脂環式の炭化水素基は、1つ以上の脂肪族および/または脂環式炭化水素基によって置換されていることがあるシクロアルキルまたはシクロアルケニル基である。
脂環式脂肪族基は、脂環式基によって置換された脂肪族基であり、「脂環式」および「脂肪族」との用語は、本願で与えられた意味を有し、且つ、自由原子価が脂肪族成分から増加している。従って、脂環式脂肪族基は、例えばシクロアルキル−アルキル基である。
シクロアルキル−アルキル基は、シクロアルキル基によって置換されたアルキル基、例えばシクロヘキシル−メチルである。
「シクロアルケニル基」は、1つ以上の二重結合を含有する不飽和の脂環式炭化水素基、例えばシクロペンテニル、シクロペンタジエニル、シクロヘキセニルおよびその種のものを意味し、前記は非置換であっても、1つ以上の脂肪族および/または脂環式炭化水素基によって置換されていても、および/またはフェニル基と縮合されていてもよい。
28およびR27が共に、両方とも酸素および/または硫黄を介してチエニル基に結合でき且つ両方とも25個までの炭素原子を有することができるアルキレンまたはアルケニレンを表す場合の式IVbの二価の基は、例えば式
Figure 0006419065
の基であり、前記式中、A20は25個までの炭素原子を有する直鎖または分枝鎖のアルキレン、好ましくは、1つまたはそれより多くのアルキル基によって置換されていてよいエチレンまたはプロピレンを表し、且つY20は酸素または硫黄を表す。例えば、式−Y20−A20−O−の二価の基は、−O−CH2−CH2−O−または−O−CH2−CH2−CH2−O−を表す。
22〜R26の互いに近接する2つの基が一緒に、8個までの炭素原子を有するアルキレンまたはアルケニレンを表し、それによって環を形成する場合の式IVaの基は、例えば式
Figure 0006419065
の基であり、式XXXIIの基においてR23およびR24は一緒に1,4−ブチレンを表し、且つ、式XXXIIIの基においてR23およびR24は一緒に1,4−ブト−2−エニレンを表す。
1〜C100−アルコキシ基は、好ましくはC1〜C38−アルコキシ基、特にC1〜C25−アルキコキシ基である。C1〜C25−アルコキシ基(C1〜C18−アルコキシ基)は、直鎖または分枝鎖のアルコキシ基、例えばメトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、sec−ブトキシ、tert−ブトキシ、アミルオキシ、イソアミルオキシ、またはtert−アミルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、イソオクチルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ、ウンデシルオキシ、ドデシルオキシ、テトラデシルオキシ、ペンタデシルオキシ、ヘキサデシルオキシ、ヘプタデシルオキシ、およびオクタデシルオキシである。C1〜C8−アルコキシの例はメトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、sec−ブトキシ、イソブトキシ、tert−ブトキシ、n−ペントキシ、2−ペントキシ、3−ペントキシ、2,2−ジメチルプロポキシ、n−ヘキソキシ、n−ヘプトキシ、n−オクトキシ、1,1,3,3−テトラメチルブトキシおよび2−エチルヘキソキシ、好ましくはC1〜C4−アルコキシ、例えば典型的にはメトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、sec−ブトキシ、イソブトキシ、tert−ブトキシである。「アルキルチオ基」という用語は、エーテル結合の酸素原子が硫黄原子によって置き換えられていること以外、アルコキシ基と同一の基を意味する。
1〜C18−フルオロアルキル、特にC1〜C4−フルオロアルキルは、相応のアルキル基の水素原子の全てまたは一部がフッ素原子によって置き換えられている分枝または非分枝の基であり、例えば−CF3、−CF2CF3、−CF2CF2CF3、−CF(CF32、−(CF23CF3、および−C(CF33である。
「カルバモイル基」との用語は、典型的にはC1〜C18−カルバモイル基、好ましくはC1〜C8−カルバモイル基であって、それは非置換または置換されていてよく、例えばカルバモイル、メチルカルバモイル、エチルカルバモイル、n−ブチルカルバモイル、tert−ブチルカルバモイル、ジメチルカルバモイルオキシ、モルホリノカルバモイルまたはピロリジノカルバモイルである。
シクロアルキル基は、典型的にはC4〜C18−シクロアルキル、例えばシクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル、シクロウンデシル、シクロドデシル、好ましくはシクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、またはシクロオクチルであり、それらは非置換であっても置換されていてもよい。該シクロアルキル基、特にシクロヘキシル基は、C1〜C4−アルキル、ハロゲンおよびシアノで1〜3箇所置換されていてよいフェニルによって1または2箇所、縮合されていてよい。かかる縮合シクロヘキシル基の例は、
Figure 0006419065
であり、前記式中、R151、R152、R153、R154、R155およびR156は互いに独立して、C1〜C8−アルキル、C1〜C8−アルコキシ、ハロゲンおよびシアノ、特に水素である。
6〜C24−アリール(C6〜C18−アリール)は、典型的にはフェニル、インデニル、アズレニル、ナフチル、ビフェニル、as−インダセニル(as−indacenyl)、s−インダセニル、アセナフチレニル、フルオレニル、フェナントリル、フルオランテニル、トリフェレニル(triphenlenyl)、クリセニル、ナフタセン、ピセニル、ペリレニル、ペンタフェニル、ヘキサセニル、ピレニルまたはアントラアセニル、好ましくはフェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、4−ビフェニル、9−フェナントリル、2−または9−フルオレニル、3−または4−ビフェニルであり、それらは非置換または置換されていてよい。C6〜C12−アリールの例は、フェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、3−または4−ビフェニル、2−または9−フルオレニル、または9−フェナントリルであり、それらは非置換または置換されていてよい。
7〜C25−アラルキルは、典型的にはベンジル、2−ベンジル−2−プロピル、β−フェニル−エチル、α,α−ジメチルベンジル、ω−フェニル−ブチル、ω,ω−ジメチル−ω−フェニル−ブチル、ω−フェニル−ドデシル、ω−フェニル−オクタデシル、ω−フェニル−エイコシルまたはω−フェニル−ドコシル、好ましくはC7〜C18−アラルキル、例えばベンジル、2−ベンジル−2−プロピル、β−フェニル−エチル、α,α−ジメチルベンジル、ω−フェニル−ブチル、ω,ω−ジメチル−ω−フェニル−ブチル、ω−フェニル−ドデシルまたはω−フェニル−オクタデシル、および特に好ましくはC7〜C12−アラルキル、例えばベンジル、2−ベンジル−2−プロピル、β−フェニル−エチル、α,α−ジメチルベンジル、ω−フェニル−ブチル、またはω,ω−ジメチル−ω−フェニル−ブチルであり、ここで、脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基との両方は、非置換または置換されていてよい。好ましい例は、ベンジル、2−フェニルエチル、3−フェニルプロピル、ナフチルエチル、ナフチルメチル、およびクミルである。
ヘテロアリールは、典型的にはC2〜C20−ヘテロアリール、即ち、5〜7個の環原子を有する環、または縮合された環系であって、窒素、酸素または硫黄が可能なヘテロ原子であり、且つ、典型的には、少なくとも6つの共役されたπ電子を有する、5〜30個の原子を有する不飽和の複素環式基、例えばチエニル、ベンゾ[b]チエニル、ジベンゾ[b,d]チエニル、チアントレニル、フリル、フルフリル、2H−ピラニル、ベンゾフラニル、イソベンゾフラニル、ジベンゾフラニル、フェノキシチエニル、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、ピリジル、ビピリジル、トリアジニル、ピリミジニル、ピラジニル、ピリダジニル、インドリジニル、イソインドリル、インドリル、インダゾリル、プリニル、キノリジニル、キノリル、イソキノリル、フタラジニル、ナフチリジニル、キノキサリニル、キナゾリニル、キノリニル、プテリジニル、カルバゾイル、カルボリニル、ベンゾトリアゾリル、ベンゾキサゾリル、フェナントリジニル、アクリジニル、ピリミジニル、フェナントロリニル、フェナジニル、イソチアゾリル、フェノチアジニル、イソキサゾリル、フラザニルまたはフェノキサジニルであり、それらは非置換または置換されていてよい。
上述の基の可能な置換基は、C1〜C8−アルキル、ヒドロキシル基、メルカプト基、C1〜C8−アルコキシ、C1〜C8−アルキルチオ、ハロゲン、ハロ−C1〜C8−アルキル、シアノ基、カルバモイル基、ニトロ基またはシリル基、特にC1〜C8−アルキル、C1〜C8−アルコキシ、C1〜C8−アルキルチオ、ハロゲン、ハロ−C1〜C8−アルキルまたはシアノ基である。
1つ以上のOによって中断されたC1〜C25−アルキル(C1〜C18−アルキル)は、例えば、(CH2CH2O)1-9−Rxであり、前記式中、RxはHまたはC1〜C10−アルキル、CH2−CH(ORy')−CH2O−Ryであり、前記RyはC1〜C18−アルキルであり、且つRy'はRyの定義と同じであるか、またはHである。
置換基、例えばR3が、1つの基内に1回より多く現れる場合、それはそれぞれ異なっていてよい。
本発明は、有機電子素子内での前記ポリマーまたは化合物の使用にも関する。ポリマーについて、上述の選好が当てはまる。化合物について、以下の選好が当てはまる。
有機電子素子とは、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED)、ポリマーのエレクトロルミネッセンス素子(PLED)、有機集積回路(O−IC)、有機電界効果トランジスタ(O−FET)、有機薄膜トランジスタ(O−TFT)、有機発光トランジスタ(O−LET)、有機太陽電池(O−SC)、有機光学検出器、有機光受容器、有機電界消光素子(organic field−quench device、O−FQD)、発光電気化学電池(LEC)または有機レーザーダイオード(O−laser)である。
本発明の目的のためには、本発明によるポリマーまたは化合物が、電子素子中で層の形態である(または層内に存在する)ことが好ましい。本発明によるポリマーまたは化合物は、ホール輸送層、ホール注入層、発光層、電子輸送層、電子注入層、電荷ブロック層および/または電荷生成層の形態で存在できる。本発明によるポリマーまたは化合物を、例えば発光層内で発光化合物として用いることができる。
さらには、ポリマーを純粋な物質としてではなく、任意の所望の種類のさらなるポリマー物質、オリゴマー物質、樹状物質または低分子量物質と一緒に混合物(ブレンド)として使用することが好ましいことがある。これは、例えば電子特性を改善することができる。
本発明のポリマーを含有する混合物は、本発明のポリマー(典型的には5質量%〜99.9999質量%、特に20〜85質量%)および少なくとも他の材料を含む半導体層をもたらす。他の材料は、限定されずに、異なる分子量を有する本発明の同一のポリマーの断片、本発明の他のポリマー、半導体ポリマー、有機の小分子、カーボンナノチューブ、フラーレン誘導体、無機粒子(量子ドット、量子ロッド、量子トライポッド、TiO2、ZnO等)、伝導性粒子(Au、Ag等)、絶縁材料、例えばゲート誘電体について記載されるもの(PET、PS等)であってよい。本発明のポリマーを、本発明による式VIIIまたはIXの化合物、または上述の小分子、例えばWO2009/047104号、WO2010108873号(PCT/EP2010/053655号)、WO09/047104号、US6690029号、WO2007082584号およびWO2008107089号内に記載されるものとブレンドすることができる:
WO2007082584号:
Figure 0006419065
Figure 0006419065
WO2008107089号:
Figure 0006419065
[式中、
1'およびY2'の1つは−CH=または=CH−を示し、且つ、もう1つは−X*−を示し、
3'およびY4'の1つは−CH=または=CH−を示し、且つ、もう1つは−X*−を示し、
*は−O−、−S−、−Se−または−NR’’’−であり、
*は1〜20個の炭素原子を有する環式、直鎖または分枝鎖のアルキルまたはアルコキシ、または2〜30個の炭素原子を有するアリールであり、その全ては随意にフッ素化もしくは過フッ素化されており、
R’は、H、F、Cl、Br、I、CN、1〜20個の炭素原子を有し且つ随意にフッ素化もしくは過フッ素化された直鎖または分枝鎖のアルキルまたはアルコキシ、随意にフッ素化もしくは過フッ素化された6〜30個の炭素原子を有するアリール、またはCO2R’’であり、前記R’’はH、随意にフッ素化された1〜20個の炭素原子を有するアルキル、または随意にフッ素化された2〜30個の炭素原子を有するアリールであり、
R’’’はH、または環式、直鎖もしくは分枝鎖の1〜10個の炭素原子を有するアルキルであり、yは0または1であり、xは0または1である]。
Figure 0006419065
前記ポリマーは、小分子、または2つまたはそれより多くの小分子化合物の混合物を含有できる。
従って、本発明は、本発明によるポリマー、特に式
Figure 0006419065
[式中、Aは式(Ia)、(Ib)、(IIa)または(IIb)の繰り返し単位であり、且つ、COM1は式(XVb)、(XVb’)、(XVe)、(XVh)、(XVh’)、(XVu’)、(XVu’’)および(XVu’’’)の繰り返し単位から選択される]
のコポリマー、非常に特に式(Ia1)〜(Ia13)、(Ib1)および(Ib2)のコポリマーを含む有機半導体の材料、層または構成成分にも関する。
本発明のポリマーを、半導体素子中の半導体層として使用することができる。従って、本発明は、本発明のポリマーまたは本発明の有機半導体の材料、層または構成成分を含む半導体素子にも関する。該半導体素子は特に、有機光起電(PV)素子(太陽電池)、フォトダイオード、または有機電界効果トランジスタである。
本発明のポリマーを、半導体素子の有機半導体層として、単独または組み合わせて使用できる。該層を、任意の有用な手段、例えば気相堆積(比較的低分子量を有する材料について)および印刷技術によってもたらすことができる。本発明の化合物は、有機溶剤中で充分に可溶性であることができ、且つ溶液堆積でき、且つパターン形成できる(例えばスピンコーティング、ディップコーティング、インクジェット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷、マイクロコンタクト(波)印刷、ドロップキャスティングまたはゾーンキャスティング、または他の公知の技術によって)。
本発明のポリマーを、複数のOTFTを含む集積回路内、並びに様々な電子物品内で使用できる。かかる物品は、例えば、電波による個体識別(RFID)タグ、(例えばパーソナルコンピュータ、携帯電話または手持ち式の装置内で使用するための)フレキシブルディスプレイ用のバックプレーン、スマートカード、メモリ素子、センサ(例えば光センサ、画像センサ、バイオセンサ、化学センサ、機械センサ、または温度センサ)、特に、フォトダイオード、またはセキュリティ素子およびその種のものを含む。
本発明のさらなる態様は、本発明の1つまたはそれより多くのポリマーを含む有機半導体の材料、層または構成成分である。さらなる態様は、有機光起電(PV)素子(太陽電池)、フォトダイオードまたは有機電界効果トランジスタ(OFET)内での本発明のポリマーまたは材料の使用である。さらなる態様は、本発明のポリマーまたは材料を含む有機光起電(PV)素子(太陽電池)、フォトダイオードまたは有機電界効果トランジスタ(OFET)である。
本発明のポリマーは典型的には、好ましくは30μm未満の厚さの、薄い有機層または膜の形態における有機半導体として使用される。典型的には、本発明の半導体層は、最大1ミクロン(=1μm)厚であるが、必要であればもっと厚くてもよい。様々な電子素子の用途のために、その厚さは約1ミクロン厚未満であってもよい。例えば、OFET内で使用するために、層厚は典型的には100nm以下であってよい。層の正確な厚さは、例えば、その層が使用される電子素子の要求に依存する。
例えば、OFE内のドレイン・ソース間の活性な半導体チャネルが、本発明の層を含むことができる。
本発明によるOFET素子は、好ましくは以下:
・ ソース電極
・ ドレイン電極、
・ ゲート電極、
・ 半導体層、
・ 1つまたはそれより多くのゲート絶縁層、および
随意に基板
を含み、前記半導体層は、本発明の1つまたはそれより多くのポリマー、特に式
Figure 0006419065
[式中、Aは式(Ia)、(Ib)、(IIa)または(IIb)の繰り返し単位であり、且つ、COM1は式(XVb)、(XVb’)、(XVe)、(XVh)、(XVh’)、(XVu’)、(XVu’’)および(XVu’’’)の繰り返し単位から選択される]
のコポリマー、非常に特に式(Ia1)〜(Ia13)、(Ib1)および(Ib2)のコポリマーを含む。
ソース電極およびドレイン電極がゲート電極から絶縁層によって分離され、ゲート電極と半導体層との両方が絶縁層に接触し、且つ、ソース電極とドレイン電極との両方が半導体層に接触している限り、OFET素子中のゲート、ソースおよびドレイン電極および絶縁層および半導体層を任意の順に配置することができる。
好ましくは、OFETは、第1の側と第2の側とを有する絶縁体を含み、ゲート電極は前記絶縁体の第1の側に位置し、本発明のポリマーを含む層は、前記絶縁体の第2の側に位置し、且つドレイン電極およびソース電極はポリマー層上に位置する。
OFET素子は、トップゲート型の素子であってもボトムゲート型の素子であってもよい。
OFET素子の適した構造および製造方法は、当業者に公知であり、且つ、文献内、例えばWO03/052841号内に記載されている。
ゲート絶縁体層は、例えばフルオロポリマー、例えば市販のCytop 809M(登録商標)またはCytop 107M(登録商標) (旭硝子製)を含んでよい。好ましくは、ゲート絶縁体層は、例えばスピンコーティング、ドクターブレード、ワイヤーバーコーティング、スプレーまたはディップコーティングまたは他の公知の方法によって、絶縁体材料および1つまたはそれより多くのフッ素原子を有する1つまたはそれより多くの溶剤(フッ素系溶剤)、好ましくは過フッ素系溶剤を含む配合物から堆積される。適した過フッ素系溶剤は、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。他の適したフルオロポリマーおよびフッ素系溶剤は、当該技術分野で公知であり、例えばペルフルオロポリマーTeflon AF(登録商標) 1600または2400 (DuPont製)またはFluoropel(登録商標) (Cytonix製)または過フッ素系溶剤FC 43(登録商標) (Acros、No.12377)である。
本発明のポリマーを含む半導体層は、追加的に少なくとも他の材料を含むことができる。他の材料は、限定されずに、本発明の他のポリマー、半導体ポリマー、ポリマー結合剤、本発明のポリマーとは異なる有機の小分子、カーボンナノチューブ、フラーレン誘導体、無機粒子(量子ドット、量子ロッド、量子トライポッド、TiO2、ZnO等)、伝導性粒子(Au、Ag等)、および絶縁材料、例えばゲート誘電体について記載されるもの(PET、PS等)であってよい。上記のとおり、半導体層は、本発明の1つまたはそれより多くのポリマーとポリマー結合剤との混合物で構成されてもよい。本発明のポリマーの、ポリマー結合剤に対する比は、5から95パーセントまで変化できる。好ましくは、ポリマー結合剤は、半結晶性ポリマー、例えばポリスチレン(PS)、高密度ポリエチレン(HDPE)、ポリプロピレン(PP)およびポリメチルメタクリレート(PMMA)である。この技術を用いて、電気的性能の劣化を回避することができる(WO2008/001123号A1参照)。
本発明のポリマーは、有利には有機光起電(PV)素子(太陽電池)内で使用される。従って、本発明は、本発明によるポリマーを含むPV素子を提供する。この構造の素子は、整流特性も有し、従ってフォトダイオードとも称することができる。光応答性素子は、光から電気を生成する太陽電池としての用途、および光を測定または検出する光検出器としての用途を有する。
PV素子は、
(a) カソード(電極)
(b) 随意に遷移層、例えばアルカリ金属ハロゲン化物、特にフッ化リチウム、
(c) 光活性層、
(d) 随意に平滑層、
(e) アノード(電極)、
(f) 基板
をこの順で含む。
前記光活性層は、本発明のポリマー、特に式
Figure 0006419065
[式中、Aは式(Ia)、(Ib)、(IIa)または(IIb)の繰り返し単位であり、且つ、COM1は式(XVb)、(XVb’)、(XVe)、(XVh)、(XVh’)、(XVu’)、(XVu’’)および(XVu’’’)の繰り返し単位から選択される]
のコポリマー、非常に特に式(Ia1)〜(Ia13)、(Ib1)および(Ib2)のコポリマーを含む。好ましくは、光活性層は、電子ドナーとしての本発明の共役ポリマー、および電子アクセプタとしてのアクセプタ材料、例えばフラーレン、特に機能化フラーレンPCBMから製造されている。上記のとおり、光活性層はポリマー結合剤も含んでよい。式Iのポリマーの、ポリマー結合剤に対する比は、5から95パーセントまで変化できる。好ましくは、ポリマー結合剤は、半結晶性ポリマー、例えばポリスチレン(PS)、高密度ポリエチレン(HDPE)、ポリプロピレン(PP)およびポリメチルメタクリレート(PMMA)である。
ヘテロ接合型太陽電池のために、活性層は好ましくは本発明のポリマーとフラーレン、例えば[60]PCBM(=6,6−フェニル−C61酪酸メチルエステル)または[70]PCBMとの、1:1〜1:3の質量比での混合物を含む。本発明において有用なフラーレンは、広い範囲の大きさ(分子あたりの炭素原子の数)を有することができる。本願内で使用されるフラーレンとの用語は、純粋な炭素の種々のかご状分子を含み、バックミンスターフラーレン(C60)および関連する「球状」フラーレン、並びにカーボンナノチューブを含む。フラーレンは、当該技術分野で公知のもの、例えばC20〜C1000にわたるものから選択できる。好ましくは、フラーレンは、C60〜C96の範囲から選択される。最も好ましくは、フラーレンはC60またはC70、例えば[60]PCBMまたは[70]PCBMである。化学変性されたフラーレンを、その変性されたフラーレンがアクセプタ型および電子移動度の特性を保持する限り、使用しても差し支えない。アクセプタ材料は、任意の半導体ポリマー、例えば本発明のポリマー(該ポリマーがアクセプタ型および電子移動度の特性を保持する限り)、有機小分子、カーボンナノチューブ、無機粒子(量子ドット、量子ロッド、量子トライポッド、TiO2、ZnO等)からなる群から選択される材料であってもよい。
光活性層は、電子ドナーとしての本発明のポリマー、および電子アクセプタとしてのフラーレン、特に機能化フラーレンPCBMから製造されている。これら2つの成分は、溶剤と混合され、そして、平滑層の上に溶液として、例えばスピンコーティング法、ドロップキャスティング法、ラングミュア・ブロジェット(「LB」)法、インクジェット印刷法、および滴下法によって適用される。スキージまたは印刷法を使用して、より大きな表面を前記の光活性層で被覆することもできる。典型的であるトルエンの代わりに、分散剤、例えばクロロベンゼンが溶剤として好ましく使用される。これらの方法の中で、真空堆積法、スピンコーティング法、インクジェット印刷法、およびキャスティング法が、操作の容易さおよび費用の観点で特に好ましい。
スピンコーティング法、キャスティング法およびインクジェット印刷法を使用して層を形成する場合、組成物を、0.01〜90質量%の濃度で、適切な有機溶剤、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトン、アセトニトリル、アニソール、ジクロロメタン、ジメチルスルホキシド、クロロベンゼン、1,2−ジクロロベンゼン、およびそれらの混合物中に溶解または分散させることによって調製された溶液および/または分散液を使用して、コーティングを実施できる。
光起電(PV)素子は、より多くの太陽スペクトルを吸収するために互いの上部で加工される多接合太陽電池からなってもよい。かかる構造は、例えば、App. Phys. Let. 90, 143512 (2007)、Adv. Funct. Mater. 16, 1897−1903 (2006)およびWO2004/112161号内に記載される。
いわゆる「タンデム型太陽電池」は、
(a) カソード(電極)
(b) 随意に遷移層、例えばアルカリ金属ハロゲン化物、特にフッ化リチウム、
(c) 光活性層、
(d) 随意に平滑層、
(e) 中間電極(例えばAu、Al、ZnO、TiO2等)、
(f) 随意にエネルギー準位を合わせるための追加的な電極
(g) 随意に遷移層、例えばアルカリ金属ハロゲン化物、特にフッ化リチウム、
(h) 光活性層、
(i) 随意に平滑層、
(j) アノード(電極)、
(k) 基板
をこの順番で含む。
PV素子を、例えばUS20070079867号およびUS20060013549号内に記載されるとおり、繊維上で加工することもできる。
優れた自己組織化特性に基づき、本発明のポリマーを含む材料または膜を、単独または他の材料と一緒に、LCDまたはOLED素子におけるアライメント層内で、またはアライメント層として、例えばUS2003/0021913号内に記載されるように使用することもできる。
本発明の他の課題は、有機電界効果トランジスタ、有機光起電素子(太陽電池)およびフォトダイオード内で使用される場合に、高いエネルギー変換効率、優れた電界効果移動度、良好なオン/オフ電流比、および/または優れた安定性を示す化合物を提供することである。
さらなる実施態様において、本発明は、以下の式の化合物に関する:
Figure 0006419065
[式中、
Y、Y15、Y16およびY17は互いに独立して、式
Figure 0006419065
[式中、R1およびR2は請求項1に定義されるとおりである]
の基であり、
pは0または1であり、qは0または1であり、
1およびA2は互いに独立して、式:
Figure 0006419065
の基であり、
aは0、1、2または3であり、bは0、1、2または3であり、cは0、1、2または3であり、
3、A4、A5およびA5'は互いに独立して、式
Figure 0006419065
の基であり、
k’は0、1、2または3であり、lは0、1、2または3であり、rは0、1、2または3であり、zは0、1、2または3であり、
10は、水素、ハロゲン、シアノ、C1〜C25−アルキル、1またはそれより多くの箇所、E’’によって置換された且つ/または1またはそれより多くの箇所、D’’によって中断されたC1〜C25−アルキル、
Figure 0006419065
、COO−C1〜C18−アルキル、C4〜C18−シクロアルキル基、G’’によって置換されたC4〜C18−シクロアルキル基、C2〜C18−アルケニル、C2〜C18−アルキニル、C1〜C18−チオアルコキシ、C1〜C18−アルコキシ、E’’によって置換された且つ/またはD’’によって中断されたC1〜C18−アルコキシ、C7〜C25−アラルキルまたはG’’によって置換されたC7〜C25−アラルキル、または式IVa〜IVm
Figure 0006419065
の基であり、
22〜R26およびR29〜R58は、互いに独立して、H、ハロゲン、シアノ、C1〜C25−アルキル、E’’によって置換された且つ/またはD’’によって中断されたC1〜C25−アルキル、C6〜C24−アリール、G’’によって置換されたC6〜C24−アリール、C2〜C20−ヘテロアリール、G’’によって置換されたC2〜C20−ヘテロアリール、C4〜C18−シクロアルキル基、G’’によって置換されたC4〜C18−シクロアルキル基、C2〜C18−アルケニル、C2〜C18−アルキニル、C1〜C18−アルコキシ、E’’によって置換された且つ/またはD’’によって中断されたC1〜C18−アルコキシ、C7〜C25−アラルキル、またはG’’によって置換されたC7〜C25−アラルキルを表し、
27およびR28は、互いに独立して、水素、C1〜C25−アルキル、ハロゲン、シアノ、またはC7〜C25−アラルキルであるか、またはR27とR28とが共に、酸素および/または硫黄を介して両方ともチエニル基に結合でき且つ両方とも25個までの炭素原子を有することができるアルキレンまたはアルケニレンを表し、
59は、水素、C6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキルまたはC1〜C18−アルコキシによって置換されたC6〜C18−アリール; または随意に1つまたはそれより多くの酸素または硫黄原子によって中断されていてよいC1〜C25−アルキル; またはC7〜C25−アリールアルキルであり、
D’’は、−CO−、−COO−、−S−、−O−または−NR112'−であり、
E’’は、C1〜C8−チオアルコキシ、C1〜C8−アルコキシ、CN、−NR112''113''、−CONR112''113''またはハロゲンであり、
G’’はE’’、またはC1〜C18−アルキルであり、且つ、
112''およびR113''は、互いに独立してH; C6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキルまたはC1〜C18−アルコキシによって置換されたC6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキル; または−O−によって中断されたC1〜C18−アルキルであり、
214およびR215は、互いに独立して、水素、C1〜C18−アルキル、C6〜C24−アリール、C2〜C20−ヘテロアリール、−CNまたはCOOR216であり、
216は、C1〜C25−アルキル、C1〜C25−ハロアルキル、C7〜C25−アリールアルキル、C6〜C24−アリールまたはC2〜C20−ヘテロアリールであり、
Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6およびAr7は、互いに独立して、式(XIa)、(XIb)、(XIc)、(XId)、(XIe)、(XIf)、(XIg)、(XIh)、(XIi)、(XIj)、(XIk)、(XIl)、(XIm)、(XIn)、(XIo)、(XIpa)、(XIpb)、(XIq)、(XIr)、(XIs)、(XIt)、(XIu)、(XIv)、(XIw)、(XIx)、(XIy)、(XIz)、(XIIa)、(XIIb)、(XIIc)、(XIId)、(XIIe)、(XIIf)、(XIIg)、(XIIh)、(XIIi)、(XIIj)、(XIIk)、(XIII)、例えば(XIIIa)、(XIIIb)、(XIIIc)、(XIIId)、(XIIIe)、(XIIIf)、(XIIIg)、(XIIIh)、(XIIIi)、(XIIIj)、(XIIIk)、および(XIIIl); または(XIV)、例えば(XIVa); (XVa)、(XVb)、(XVc)、(XVd)、(XVe)、(XVf)、(XVg)、(XVh)、(XVi)、(XVj)、(XVk)、(XVl)、(XVm)、(XVn)、(XVo)、(XVp)、(XVq)、(XVr)、(XVs)、例えば(XVsa)、(XVsb)、および(XVsc); (XVt)、例えば(XVta)、(XVtb)、および(XVuc)、および(XVu)の基である]。

Figure 0006419065
によって表される構造を、2つの方法で式A3、A4、A5およびA5'の基に結合することができる:
Figure 0006419065
および
Figure 0006419065
(点線は式A3、A4、A5およびA5'の基への結合を表す)。両方の可能性が式(I)に含まれるものとする。式(II)によって示される構造について、同じことが当てはまる。
好ましくは、該化合物は、式A1−Y−A3−Y15−A2(VIIIa)、A1−Y−A3−Y15−A4−Y16−A2(VIIIb)、またはA1−Y−A3−Y15−A4−Y16−A5−Y17−A2(VIIIc)、A1−A3−Y−A4−A2(IXa)、A1−A3−Y−A4−Y15−A5−A2(IXb)、またはA1−A3−Y−A4−Y15−A5−Y17−A5'−A2(IXc)の化合物であり、前記式中、Y、Y15、Y16およびY17は互いに独立して式
Figure 0006419065
の基であり、
前記式中、R1およびR2は、互いに独立して式
Figure 0006419065
の基であり、
前記式中、R400、R401、R402、R403、R404およびR405は、互いに独立してH、CN、F、CF3、C1〜C18−アルコキシ、C1〜C18−アルキル、または−O−によって中断されたC1〜C18−アルキルであり、または、
1およびR2は、一緒に基
Figure 0006419065
を形成し、
1およびA2は上記に定義されたとおりであり、
3、A4、A5およびA5'は互いに独立して、式
Figure 0006419065
の基であり、
前記式中、R3、R3'、R4およびR4'は、互いに独立して水素またはC1〜C25−アルキルであり、
8およびR8'は、互いに独立して、水素またはC1〜C25−アルキルであり、
114は、C1〜C38−アルキル基であり、
201は、C1〜C38−アルキル基であり、且つ、
202およびR203は、互いに独立して、水素またはC1〜C25−アルキルである。
式(I)または(II)の基は、好ましくは式
Figure 0006419065
の基、特に、(Ia)または(Ib)である。
好ましい実施態様において、A3、A4、A5およびA5'は、互いに独立して、式(XVb)、(XVb’)、(XVh)、(XVh’)、(XVi)、(XVi’)、(XVu’)、(XVu’’)および(XVu’’’)の基である。特に好ましい実施態様において、A3、A4、A5およびA5'は、式(XVb)、(XVc)、(XVu’)、(XVu’’)および(XVu’’’)の基から選択される。
本発明の好ましい実施態様において、A1およびA2は互いに独立して式
Figure 0006419065
の基である。
好ましい実施態様において、本発明は、式A1−A3−Y−A4−A2(IXa)の化合物に関し、前記式中、Yは式
Figure 0006419065
の基である。前記の実施態様において、A1−A3−およびA4−A2−は式
Figure 0006419065
[式中、R3およびR4は異なっていてよいが、しかし好ましくは同一であり、且つHまたはC1〜C25−アルキルであり、R201はC1〜C38−アルキル基である]
Figure 0006419065
[式中、R3およびR4は異なっていてよいが、しかし好ましくは同一であり、且つHまたはC1〜C25−アルキルであり、R201はC1〜C38−アルキル基である]
Figure 0006419065
[式中、R3およびR3'は異なっていてよいが、しかし好ましくは同一であり、且つHまたはC1〜C25−アルキルであり、R4およびR4'は異なっていてよいが、しかし好ましくは同一であり、且つHまたはC1〜C25−アルキルである]
の基である。
特に好ましい式IX化合物の例を以下に示す:
Figure 0006419065
Figure 0006419065
Figure 0006419065
[式中、R3、R3'、R4およびR4'は、互いに独立して水素またはC1〜C25−アルキルであり、且つR201はC1〜C38−アルキル基である]。R3、R3'、R4およびR4'は、好ましくは水素である。
化合物D−1〜D11が最も好ましい。
1−A3−Y−A3−A1(IXa)は、式A1−A3−X16の化合物と、式X16'−Y−X16'の化合物とを反応させることによって調製できる。X16'は、
Figure 0006419065
であり、且つ、X16はハロゲン、例えばBrまたはIである。
鈴木反応は、典型的には芳香族炭化水素溶剤、例えばトルエン、キシレン中で約0℃〜180℃で実施される。他の溶剤、例えばジメチルホルムアミド、ジオキサン、ジメトキシエタンおよびテトラヒドロフランを単独で、または芳香族炭化水素との混合物で使用することもできる。水性塩基、好ましくは炭酸ナトリウムもしくは重炭酸ナトリウム、リン酸カリウム、炭酸カリウムもしくは重炭酸カリウムを、ボロン酸、ボロネートのための活性剤として、且つ、NBr捕捉剤として使用する。縮合反応は、0.2〜100時間かかることがある。有機塩基、例えば水酸化テトラアルキルアンモニウム、および相間移動触媒、例えばTBABは、ホウ素の活性を促進できる(例えばLeadbeater & Marco; Angew. Chem. Int. Ed. Eng. 42 (2003) 1407およびそこで引用されている参考文献を参照)。他の様々な反応条件は、T. I. Wallow and B. M. Novak、J. Org. Chem. 59 (1994) 5034−5037内; およびM. Remmers, M. Schulze, and G. Wegner、Macromol. Rapid Commun. 17 (1996) 239−252内に示されている。
上記の鈴木カップリング反応において、ハロゲン化反応相手上のハロゲンX16を、X16'成分で置き換えることができ、且つ同時に、他の反応相手のX16'成分はX16によって置き換えられる。
相応のジケトピロロピロール中間生成物の合成は、例えばR. A. J. Janssen et al., Macromol. Chem. Phys. 2011, 212, 515−520、US2010/0326225号、PCT/EP2012/061777号、およびPCT/EP2012/066941号内に記載されている。
従って、本発明は、式VIIIまたはIXの化合物を含む有機半導体の材料、層または構成成分、および式VIIIまたはIXの化合物を含む半導体素子、および/または有機半導体の材料、層または構成成分にも関する。式VIIIまたはIXの化合物について、上述の選好が当てはまる。
該半導体は好ましくは、有機光起電(PV)素子(太陽電池)、フォトダイオード、または有機電界効果トランジスタである。OFET素子の構造および構成成分は上記でより詳細に記載されている。
従って、本発明は、式VIIIまたはIXの化合物を含む有機光起電(PV)素子(太陽電池)を提供する。
有機光起電素子(太陽電池)の構造は、例えば、C. Deibel et al. Rep. Prog. Phys. 73 (2010) 096401およびChristoph Brabec, Energy Environ. Sci 2. (2009) 347−303内に記載されている。
PV素子は、
(a) カソード(電極)
(b) 随意に遷移層、例えばアルカリ金属ハロゲン化物、特にフッ化リチウム、
(c) 光活性層、
(d) 随意に平滑層、
(e) アノード(電極)、
(f) 基板
をこの順で含む。
前記光活性層は、式VIIIまたはIXの化合物、特に式(IXa)の化合物、非常に特にD1〜D11の化合物を含む。好ましくは、光活性層は、電子ドナーとして式VIIIまたはIXの化合物、および電子アクセプタとしてのアクセプタ材料、例えばフラーレン、特に機能化フラーレンPCBMから製造されている。上記のとおり、光活性層はポリマー結合剤を含んでもよい。式VIIIまたはIXの小分子の、ポリマー結合剤に対する比は、5〜95パーセントに及んでよい。好ましくは、ポリマー結合剤は、半結晶性ポリマー、例えばポリスチレン(PS)、高密度ポリエチレン(HDPE)、ポリプロピレン(PP)およびポリメチルメタクリレート(PMMA)である。
本発明において有用なフラーレンは、広い範囲の大きさ(分子あたりの炭素原子の数)を有することができる。本願内で使用されるフラーレンとの用語は、純粋な炭素の種々のかご状分子を含み、バックミンスターフラーレン(C60)および関連する「球状」フラーレン、並びにカーボンナノチューブを含む。フラーレンは、当該技術分野で公知のもの、例えばC20〜C1000にわたるものから選択できる。好ましくは、フラーレンは、C60〜C96の範囲から選択される。最も好ましくは、フラーレンはC60またはC70、例えば[60]PCBMまたは[70]PCBMである。化学変性されたフラーレンを、その変性されたフラーレンがアクセプタ型および電子移動度の特性を保持する限り、使用しても差し支えない。アクセプタ材料は、式VIIIまたはIXの他の化合物、または任意の半導体ポリマー、例えば式Iのポリマー(該ポリマーがアクセプタ型および電子移動度の特性を保持する限り)、有機小分子、カーボンナノチューブ、無機粒子(量子ドット、量子ロッド、量子トライポッド、TiO2、ZnO等)からなる群から選択される材料であってもよい。
光活性層は、電子ドナーとして式VIIIまたはIXの化合物、および電子アクセプタとしてフラーレン、特に機能化フラーレンPCBMから製造されている。これら2つの成分は、溶剤と混合され、そして、平滑層の上に溶液として、例えばスピンコーティング法、ドロップキャスティング法、ラングミュア・ブロジェット(「LB」)法、インクジェット印刷法、および滴下法によって適用される。スキージまたは印刷法を使用して、より大きな表面をそのような光活性層で被覆することもできる。典型的であるトルエンの代わりに、分散剤、例えばクロロベンゼンが溶剤として好ましく使用される。これらの方法の中で、真空堆積法、スピンコーティング法、インクジェット印刷法、およびキャスティング法が、操作の容易さおよび費用の観点で特に好ましい。
スピンコーティング法、キャスティング法およびインクジェット印刷法を使用して層を形成する場合、組成物を、0.01〜90質量%の濃度で、適切な有機溶剤、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトン、アセトニトリル、アニソール、ジクロロメタン、ジメチルスルホキシド、クロロベンゼン、1,2−ジクロロベンゼン、およびそれらの混合物中に溶解または分散させることによって調製された溶液および/または分散液を使用して、コーティングを実施できる。
光起電(PV)素子は、より多くの太陽スペクトルを吸収するために互いの上部で加工される多接合太陽電池からなってもよい。かかる構造は、例えば、App. Phys. Let. 90, 143512 (2007)、Adv. Funct. Mater. 16, 1897−1903 (2006)およびWO2004/112161号内に記載される。
いわゆる「タンデム型太陽電池」は、
(a) カソード(電極)
(b) 随意に遷移層、例えばアルカリ金属ハロゲン化物、特にフッ化リチウム、
(c) 光活性層、
(d) 随意に平滑層、
(e) 中間電極(例えばAu、Al、ZnO、TiO2等)、
(f) 随意にエネルギー準位を合わせるための追加的な電極
(g) 随意に遷移層、例えばアルカリ金属ハロゲン化物、特にフッ化リチウム、
(h) 光活性層、
(i) 随意に平滑層、
(j) アノード(電極)、
(k) 基板
をこの順番で含む。
PV素子を、例えばUS20070079867号およびUS20060013549号内に記載されるとおり、繊維上で加工することもできる。
優れた自己組織化特性のおかげで、式VIIIまたはIXの化合物を含む材料または膜を、単独または他の材料と一緒に、LCDまたはOLED素子内で、アライメント層内またはアライメント層として、例えばUS2003/0021913号内に記載されるように使用することもできる。
本発明によるOFET素子は、好ましくは、
・ ソース電極、
・ ドレイン電極、
・ ゲート電極、
・ 半導体層、
・ 1つまたはそれより多くのゲート絶縁体層、および
・ 随意に基板
を含み、その際、前記半導体層は式VIIIまたはIXの化合物、特に式(IXa)の化合物、非常に特にD1〜D11の化合物を含む。
ソース電極およびドレイン電極がゲート電極から絶縁層によって分離され、ゲート電極と半導体層との両方が絶縁層に接触し、且つ、ソース電極とドレイン電極との両方が半導体層に接触している限り、OFET素子中のゲート、ソースおよびドレイン電極および絶縁層および半導体層を任意の順に配置することができる。
好ましくは、OFETは、第1の側と第2の側とを有する絶縁体を含み、ゲート電極は前記絶縁体の第1の側に位置し、式VIIIまたはIXの化合物を含む層は、前記絶縁体の第2の側に位置し、且つドレイン電極およびソース電極はポリマー層上に位置する。
以下の実施例は、例証のためだけに記載され、特許請求の範囲を制限するものではない。特段記載されない限り、全ての部およびパーセンテージは質量によるものである。質量平均分子量(Mw)および多分散性(Mw/Mn=PD)を、高温ゲル透過クロマトグラフィー(HT−GPC)によって測定する:
装置: GPC PL 220、Agilent Technologies(Santa Clara, CA, USA)製、屈折率(RI)からの応答をもたらす、
クロマトグラフィー条件: カラム: 3 「PLgel Mixed B」カラム、Agilent Technologies (Santa Clara, CA, USA)製; 平均粒径10μm(寸法300×7.5mm I.D.)、
移動相: 1,2,4−トリクロロベンゼン (GPC用、AppliChem, Darmstadt, ドイツ)、ブチルヒドロキシトルエンによって安定化(BHT、1g/l)、
クロマトグラフィー温度: 150℃、
移動相流量: 1ml/分、
溶質濃度: 約1mg/ml、
注入容積: 200μl、
検出: Rl、
分子量較正の手順: 分子量範囲6035000Da〜162ダルトンに及ぶ12の狭いポリスチレン較正標準を含有する、EasiVial較正キット(Agilent Technologies (Santa Clara, CA, USA)製)、即ち、PS6035000、PS 3053000、PS915000、PS483000、PS184900、PS60450、PS19720、PS8450、PS3370、PS1260、PS580、PS162Daを使用して、相対的な較正を行う。多項式較正(polynomic calibration)を使用して分子量を計算する。
以下の実施例内で示される全てのポリマー構造は、記載される重合手順を介して得られるポリマー生成物の理想的な表現である。2つより多くの成分が互いに共重合される場合、ポリマー内の順序は、重合条件に依存して、交互またはランダムであり得る。
実施例
実施例1: ポリマーP−1の合成
Figure 0006419065
a) 50mlの水中の6.88g(164mmol)の水酸化リチウム一水和物を、200mlの塩化メチレン中の20g(54.6mmol)の2,7−ジブロモフェナントレン−9,10−ジオンおよび43.6g(112mmol)のベンジル(トリフェニル)ホスホニウムクロリドに添加する。反応混合物を25℃で4時間撹拌する。有機相を分離し、硫酸マグネシウムを用いて乾燥させる。溶剤を留去し、且つ、生成物をエタノール中で煮詰める(収率: 20g(69%))。
Figure 0006419065
Figure 0006419065
b) 2.50g(11.0mmol)の2,3−ジクロロ−5,6−ジシアノベンゾキノン(DDQ)を、25mlのクロロベンゼン中の5.6g(10.0mmol)の5,10−ジブロモ−2,3−ジフェニル−2,3−ジヒドロフェナントロ[9,10−b]フランに添加する。反応混合物を2時間、窒素下で還流させ、ジクロロメタンを添加し、且つ反応混合物を炭酸水素ナトリウム溶液で洗浄する。有機相を、硫酸マグネシウムを用いて乾燥させる。溶剤を留去し、且つ、生成物をジブチルエーテル中で煮詰める(収率: 4.80g(91%))。
Figure 0006419065
Figure 0006419065
c) 凝縮器および窒素バブラーを備えた三口フラスコ内に、5,10−ジブロモ−ベンゾ−フェナントロ[9,10b]−フラン(1.50g、2.84mmol)を導入する。フラスコを窒素でフラッシングし、且つ、テトラヒドロフラン(THF)を添加する(80mL)。その後、その黄色い溶液を−78℃に冷却し、且つ、n−ブチルリチウム溶液(2.30mL、6.25mmol、2.7M溶液)を滴下する。生じる黄色の混合物を1時間20分、−78℃で撹拌する。前記時間の後、2−イソプロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン(2.90g、15.6mmol)を−78℃で添加する。−78℃で20分後、該混合物を温めて室温にし、且つ、室温で2時間撹拌する。その後、0℃で水を添加し、且つ該生成物をtert−ブチル−メチル−エーテル(110mL)およびジクロロメタン(2回、100mL)で抽出する。合わせられた有機部分を無水硫酸ナトリウム上で乾燥させ、ろ過し、且つ回転蒸発器において濃縮する。粗製オイル/フォームに100mLのエタノールを添加する。該混合物を加熱し、0℃に冷却する。生じる粉末をろ過し、乾燥させ、且つ熱いアセトニトリルから再結晶化させる。白色の結晶をブフナー漏斗上でろ過し、且つ減圧下で乾燥させて表題の化合物を得る(収率=1.265g(72%))。
Figure 0006419065
Figure 0006419065
d) 3,6−ビス(5−ブロモチオフェン−2−イル)−2,5−ビス(2−ヘキシルデシル)ピロロ[3,4−c]ピロール−1,4(2H,5H)−ジオンの合成は、例えばWO2008/000664号およびY. Geerts; Tetrahedron 66 (2010) 1837−1845内に記載されている。凝縮器、機械式撹拌機、窒素バブラーおよび温度計を備えた250mLのフラスコ内に、段階c)からのビス−ボロン酸エステル(520mg、0.84mmol)および3,6−ビス(5−ブロモチオフェン−2−イル)−2,5−ビス(2−ヘキシルデシル)ピロロ[3,4−c]ピロール−1,4(2H,5H)−ジオン(726mg、0.80mmol)を導入する。フラスコを窒素でフラッシングし、且つ、乾燥THF(40mL)を注射器によって添加する。生じる赤色の溶液を60℃に加熱し、且つ、酢酸パラジウム(II)(5.4mg、0.024mmol)および2−(ジ−tert−ブチルホスフィノ)−1−フェニルピロール(27.6mg、0.096mmol)の、10mLのTHF中の溶液を添加する。生じる混合物を5分間、還流温度で撹拌する。その時間の後、微細に破砕した水酸化リチウム一水和物(211mg、5.04mmol)を、60℃で、単独の部分で添加し、且つ該混合物を還流温度で4時間撹拌する。反応混合物をエタノール(300mL)中に注ぎ、且つ、沈殿物をブフナー漏斗上でろ過する。その後、固体を200mLのエタノールおよび200mLの脱イオン水で洗浄する。ろ過された固体をその後、200mLのクロロホルムおよび200mLのシアン化ナトリウムの3%水溶液を含有するフラスコ内に入れ、且つ、強く撹拌しながら60℃で終夜加熱する。有機相を100mLの水で洗浄し、その後、三分の二のクロロホルムを蒸発させる。エタノールを添加して生成物を沈殿させ、それをブフナー漏斗上でろ過し、300mLのエタノールで洗浄し、且つオーブン内で乾燥させる。その後、シアン化ナトリウムでの処理を2回繰り返す。その後、乾燥された固体を、まずはテトラヒドロフラン(200mL、5時間)を用いて、ソックスレー抽出によって精製する。テトラヒドロフラン中で可溶性の部分を廃棄し、且つ、残る固体をその後、クロロホルム(200mL、5時間)を用いたソックスレー抽出に供する。その緑色の溶液を濃縮し、生成物をエタノール中で沈殿させ、ろ過し、且つ減圧下で乾燥させてポリマーP−1を得る(810mg、収率91%)。高温GPC: Mw=89800、Mn=31100、PD=2.88。
実施例2: ポリマーP−2の合成
Figure 0006419065
(6,6’−ジヨード−N,N’−(2−ヘキシルデカニル)−イソインジゴ11を例えば((6,6’−ジブロモ−N,N’−(2−ヘキシルデカニル)−イソインジゴ)から、Klapars, A.; Buchwald, S. L; J. Am. Chem. Soc, 2002, 124, 14844−14845内に記載されている方法と同様の方法を使用して調製できる。凝縮器、機械式撹拌機、窒素バブラーおよび温度計を備えた250mLのフラスコ内に、ビス−ボロン酸エステル10(450mg、0.72mmol)および(6,6’−ジブロモ−N,N’−(2−ヘキシルデカニル)−イソインジゴ(663mg、0.69mmol)を導入する。フラスコを窒素でフラッシングし、且つ、乾燥THFを注射器によって添加する。生じる赤色の溶液を60℃に加熱し、且つ、酢酸パラジウム(II)(4.6mg、0.021mmol)および2−(ジ−tert−ブチルホスフィノ)−1−フェニルピロール(23.7mg、0.083mmol)の、10mLのTHF中の溶液を添加する。生じる混合物を5分間、還流温度で撹拌する。その時間の後、微細に破砕した水酸化リチウム一水和物(182mg、4.34mmol)を、60℃で、単独の部分で添加し、且つ該混合物を還流温度で4時間撹拌する。反応混合物をメタノール(400mL)と水(100mL)との混合物中に注ぎ、且つ、沈殿物をブフナー漏斗上でろ過する。その後、固体を200mLのメタノールおよび200mLの脱イオン水で洗浄する。ろ過された固体をその後、150mLのクロロホルムおよび150mLのシアン化ナトリウムの3%水溶液を含有するフラスコ内に入れ、且つ、強く撹拌しながら65℃で4時間加熱する。有機相を3×100mLの水で洗浄し、その後、三分の二のクロロホルムを蒸発させる。メタノールを添加して生成物を沈殿させ、それをブフナー漏斗上でろ過し、メタノールおよび水で洗浄し、且つ減圧下で乾燥させる。その後、シアン化ナトリウムでの処理を2回繰り返す。その後、乾燥された固体を、まずはメタノール(200mL、2時間)およびアセトン(200mL、2時間)を用いて、ソックスレー抽出によって精製する。メタノールおよびアセトン中で可溶性の部分を廃棄し、且つ、残る固体をその後、テトラヒドロフラン(200mL、6時間)を用いたソックスレー抽出に供する。得られた溶液を濃縮し、生成物をエタノール中で沈殿させ、ろ過し、且つ減圧下で乾燥させてポリマーP−2を得る(685mg、収率92%)。高温GPC: Mw=68000、Mn=26100、PD=2.60。
実施例3: ポリマーP−3の合成
Figure 0006419065
a) 20.8g(0.057mol)の6および8.62g(0.10mol)の7を、アルゴン下で、ジクロロベンゼン中に懸濁させる。110ml(0.11mol)のTiCl4のジクロロメタン中の1M溶液を、0℃で懸濁液に添加する。反応混合物を強く撹拌しながら140℃で終夜、撹拌する。その後、生じる沈殿物(precipitant)を有機層から分離し、クロロベンゼンおよび水で洗浄する。さらなる精製のために、粗製の生成物を、ソックスレー抽出器を介してトルエン中で終夜、連続的に抽出する。生じる沈殿物を高温で(hot)ろ過し、粗製の生成物を白色の固体として得る。
さらなる精製のために、前記の粗製の生成物をイソプロパノール中、還流下で終夜、強力に撹拌し、高温でろ過し、且つイソプロパノールおよびエタノールで洗浄し、化合物8を白色の固体として得る。MS(APCl (pos)、m/z): 424(M+1)、およびBr同位体426、428。
Figure 0006419065
b) 凝縮器および窒素バブラーを備えたフラスコ内に、化合物8(1.50g、3.52mmol)を導入する。フラスコを窒素でフラッシングし、且つ、テトラヒドロフラン(THF)を添加する(100mL)。その後、該溶液を−78℃に冷却し、且つ、n−ブチルリチウム溶液(3.9mL、10.6mmol、2.7M溶液)を滴下する。生じる混合物を1時間、−78℃で撹拌し、その後1時間、0℃で撹拌する。前記時間の後、2−イソプロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン(2.29g、12.3mmol)を−78℃で添加する。−78℃で20分後、該混合物を温めて室温にし、且つ、室温で2時間撹拌する。その後、0℃で水を添加し、且つ該生成物をジクロロメタン(2回、100mL)で抽出する。合わせられた有機部分を無水硫酸ナトリウム上で乾燥させ、ろ過し、且つ回転蒸発器において濃縮する。粗製物をアセトニトリル中で加熱し、氷浴中で引き続き冷却することによってさらに精製する。生じる粉末をろ過し、且つ乾燥させて表題の化合物9を淡い黄色の固体として得る(収率=981mg(54%))。
Figure 0006419065
Figure 0006419065
c) 3,6−ビス(5−ブロモチオフェン−2−イル)−2,5−ビス(2−ヘキシルデシル)ピロロ[3,4−c]ピロール−1,4(2H,5H)−ジオンの合成は、例えばWO2008/000664号およびY. Geerts; Tetrahedron 66 (2010) 1837−1845内に記載されている。
凝縮器、機械式撹拌機、窒素バブラーおよび温度計を備えた250mLのフラスコ内に、例3b)からのボロン酸エステル(437mg、0.84mmol)および3,6−ビス(5−ブロモチオフェン−2−イル)−2,5−ビス(2−ヘキシルデシル)ピロロ[3,4−c]ピロール−1,4(2H,5H)−ジオン(726mg、0.80mmol)を導入する。フラスコを窒素でフラッシングし、且つ、乾燥THF(40mL)を注射器によって添加する。生じる赤色の溶液を60℃に加熱し、且つ、酢酸パラジウム(II)(5.4mg、0.024mmol)および2−(ジ−tert−ブチルホスフィノ)−1−フェニルピロール(27.6mg、0.096mmol)の、10mLのTHF中の溶液を添加する。生じる混合物を5分間、還流温度で撹拌する。その時間の後、微細に破砕した水酸化リチウム一水和物(211mg、5.04mmol)を、60℃で、単独の部分で添加し、且つ該混合物を還流温度で4時間撹拌する。反応混合物をメタノール(300mL)中に注ぎ、且つ、沈殿物をブフナー漏斗上でろ過する。その後、固体を200mLのメタノールおよび200mLの脱イオン水で洗浄する。ろ過された固体をその後、200mLのクロロホルムおよび200mLのシアン化ナトリウムの3%水溶液を含有するフラスコ内に入れ、且つ、強く撹拌しながら60℃で終夜加熱する。有機相を100mLの水で洗浄し、その後、三分の二のクロロホルムを蒸発させる。エタノールを添加して生成物を沈殿させ、それをブフナー漏斗上でろ過し、300mLのエタノールで洗浄し、且つオーブン内で乾燥させる。その後、シアン化ナトリウムでの処理を2回繰り返す。その後、乾燥された固体を、まずはテトラヒドロフラン(200mL、5時間)を用いて、ソックスレー抽出によって精製する。テトラヒドロフラン中で可溶性の部分を廃棄し、且つ、残る固体をその後、クロロホルム(200mL、6時間)を用いたソックスレー抽出に供する。その緑色の溶液を濃縮し、生成物をエタノール中で沈殿させ、ろ過し、且つ減圧下で乾燥させてポリマーP−3を得る(298mg、収率37%)。分析: 高温GPC: Mw=10769、Mn=6250、PD=1.72。
適用例1および2: 半導体ポリマーP−1の光起電装置への適用
太陽電池は以下の構造を有する: Al電極/LiF層/有機層(本発明の化合物と[70]PCBM/[ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)とポリスチレンスルホン酸(PSS)との混合物]を含む)/ITO電極/ガラス基板。該太陽電池を、ガラス基板上で予めパターン形成されたITO上にPEDOT−PSSの層をスピンコーティングすることによって作製する。その後、ポリマーP1(0.8質量%):[70]PCBM(置換C70フラーレン)の1:1の混合物を、溶剤混合物からスピンコートする(有機相)。LiFおよびAlを、シャドーマスクを通じて高真空下で昇華させる。
適用例3
ポリマーP−1の代わりにポリマーP3を使用すること以外、適用例1を繰り返す。
太陽電池の性能
太陽電池を、ハロゲン光源を用いた太陽光シミュレータ下で測定する。その際、外部量子効率(EQE)のグラフを用いて、電流をAM1.5条件下で見積もる。OPV測定の結果を以下の表に示す:
Figure 0006419065
合成例1: 化合物5の合成
Figure 0006419065
化合物5を化合物8と同様に調製する。
MS(APCI(pos)、m/z): 424(M+1)、およびBr同位体426、428。
適用例4〜6: 半導体ポリマーのOFETへの適用
半導体膜の堆積:
230nm厚のSiO2誘電体およびパターン形成された酸化インジウムスズ(15nm)/金(30nm)コンタクト(L=20、10、5、2.5μm、W=0.01m; Fraunhofer IPMS(Dresden))を有するシリコンウェハ(Si n--(425±40μm))を、アセトンおよびi−プロパノールを用いた洗浄による、および次の酸素プラズマ処理(30分間)による標準的なクリーニングによって準備する。基板をグローブボックスに移す。トリクロロエチレン中のオクチルトリクロロシラン(OTS)の50mM溶液中に基板を1時間入れることによって、オクチルトリクロロシラン(OTS)モノレイヤーを誘電体表面上に成長させる。モノレイヤーの成長後、基板をトルエンで洗浄して、物理吸着したシランを除去する。半導体(それぞれP−1、P−2およびP−3)を、適切な溶剤中で濃度0.75質量%、80℃で溶解し、1500rpmで60秒間、基板上にスピンコートする。
OFET測定: OFETの輸送(transfer)特性および出力特性をAgilent4155C半導体パラメータアナライザで測定する。素子をグローブボックス内、150℃で15分間アニールし、その後、グローブボックス内、窒素雰囲気下、室温で測定を行う。p型トランジスタに関して、輸送特性については、ゲート電圧(Vg)は10〜−30Vで変化し、ドレイン電圧(Vd)は−3および−30Vに等しい。出力特性については、Vg=0、−10、−20、−30Vで、Vdを0〜−30Vで変化させる。
Figure 0006419065

Claims (13)


  1. Figure 0006419065
    [式中、
    1およびR2は、互いに独立してH、F、C1〜C18−アルキル、E’によって置換された且つ/またはD’によって中断されたC1〜C18−アルキル、C6〜C24−アリール、G’によって置換されたC6〜C24−アリール、C2〜C20−ヘテロアリール、G’によって置換されたC2〜C20−ヘテロアリールであるか、または、
    1およびR2は、一緒に基
    Figure 0006419065
    を形成し、前記式中、
    205、R206、R206'、R207、R208、R208'、R209およびR210は、互いに独立してH、C1〜C18−アルキル、E’によって置換された且つ/またはD’によって中断されたC1〜C18−アルキル、C1〜C18−アルコキシ、E’によって置換された且つ/またはD’によって中断されたC1〜C18−アルコキシ、C1〜C18−フルオロアルキル、C6〜C24−アリール、G’によって置換されたC6〜C24−アリール、C2〜C20−ヘテロアリール、G’によって置換されたC2〜C20−ヘテロアリール、C2〜C18−アルケニル、C2〜C18−アルキニル、C7〜C25−アラルキル、G’によって置換されたC7〜C25−アラルキル、CN、または−CO−R28であり、
    D’は、−CO−、−COO−、−S−、−SO−、−SO2−、−O−、−NR65−、−SiR7071−、−POR72−、−CR63=CR64−、または−C≡C−であり、且つ、
    E’は、−OR69、−SR69、−NR6566、−COR68、−COOR67、−CONR6566、−CN、CF3またはハロゲンであり、
    G’は、E’、C1〜C18−アルキル、または−O−によって中断されたC1〜C18−アルキルであり、
    28は、H; C6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキルまたはC1〜C18−アルコキシによって置換されたC6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキル; または−O−によって中断されたC1〜C18−アルキルであり、
    63およびR64は、互いに独立して、C6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキルまたはC1〜C18−アルコキシによって置換されたC6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキル; または−O−によって中断されたC1〜C18−アルキルであり、
    65およびR66は、互いに独立して、C6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキルまたはC1〜C18−アルコキシによって置換されたC6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキル; または−O−によって中断されたC1〜C18−アルキルであるか、または
    65およびR66は、一緒に5または6員環を形成し、
    67は、C6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキルまたはC1〜C18−アルコキシによって置換されたC6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキル; または−O−によって中断されたC1〜C18−アルキルであり、
    68は、H、C6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキルまたはC1〜C18−アルコキシによって置換されたC6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキル; または−O−によって中断されたC1〜C18−アルキルであり、
    69は、C6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキルまたはC1〜C18−アルコキシによって置換されたC6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキル; または−O−によって中断されたC1〜C18−アルキルであり、
    70およびR71は、互いに独立して、C1〜C18−アルキル、C6〜C18−アリール、またはC1〜C18−アルキルによって置換されたC6〜C18−アリールであり、且つ、
    72は、C1〜C18−アルキル、C6〜C18−アリール、またはC1〜C18−アルキルによって置換されたC6〜C18−アリールである]
    の繰り返し単位を含むポリマー。

  2. Figure 0006419065
    [式中、
    1およびR2は、互いに独立して式
    Figure 0006419065
    [式中、R400、R401、R402、R403、R404およびR405は互いに独立してH、CN、F、CF3、C1〜C18−アルコキシ; C1〜C18−アルキル; または−O−によって中断されたC1〜C18−アルキルである]
    の基であるか、または
    1およびR2は一緒に、基
    Figure 0006419065
    を形成する]
    の繰り返し単位を含むポリマーである、請求項1に記載のポリマー。

  3. Figure 0006419065
    のポリマー、または、式
    Figure 0006419065
    の繰り返し単位を含むポリマーであって、前記式中、
    nは4〜1000の範囲であり、
    Aは式(I)または(II)の繰り返し単位であり、且つ、−COM1−は繰り返し単位
    Figure 0006419065
    であり、前記式中、
    kは0、1、2または3であり、lは1、2または3であり、rは0、1、2または3であり、zは0、1、2または3であり、
    Ar4、Ar5、Ar6およびAr7は互いに独立して、それぞれ下記式
    Figure 0006419065
    Figure 0006419065
    Figure 0006419065
    Figure 0006419065
    [前記式中、X1
    Figure 0006419065
    Figure 0006419065
    Figure 0006419065
    [前記式中、X1'は、
    Figure 0006419065
    のいずれか1つの基であり、
    3およびR3'は互いに独立して、水素、ハロゲン、ハロゲン化されたC1〜C25−アルキル、シアノ、随意に1つまたはそれより多くの酸素または硫黄原子によって中断されていてよいC1〜C25−アルキル、C7〜C25−アリールアルキルまたはC1〜C25−アルコキシであり、
    4、R4'、R5、R5' および 6 、互いに独立して、水素、ハロゲン、ハロゲン化されたC1〜C25−アルキル、シアノ、随意に1つまたはそれより多くの酸素または硫黄原子によって中断されていてよいC1〜C25−アルキル、C7〜C25−アリールアルキルまたはC1〜C25−アルコキシであり、
    7、R7'、R9およびR9'は、互いに独立して、水素、随意に1つまたはそれより多くの酸素または硫黄原子によって中断されていてよいC1〜C25−アルキル、またはC7〜C25−アリールアルキルであり、
    8およびR8'は、互いに独立して、水素、C6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキルまたはC1〜C18−アルコキシによって置換されたC6〜C18−アリール; 随意に1つまたはそれより多くの酸素または硫黄原子によって中断されていてよいC1〜C25−アルキル; またはC7〜C25−アリールアルキルであり、
    11およびR11'は、互いに独立して、C1〜C25−アルキル基、C7〜C25−アリールアルキル、またはフェニル基であって1〜3箇所C1〜C8−アルキルおよび/またはC1〜C8−アルコキシで置換されていることがあるものであり、
    12およびR12'は、互いに独立して、水素、ハロゲン、シアノ、随意に1つまたはそれより多くの酸素または硫黄原子によって中断されていてよいC1〜C25−アルキル、C1〜C25−アルコキシ、C7〜C25−アリールアルキル、または
    Figure 0006419065
    であり、前記R13はC1〜C10−アルキル基またはトリ(C1〜C8−アルキル)シリル基であり、
    104およびR104'は互いに独立して水素、C1〜C18−アルキル、随意にGによって置換されていてよいC6〜C10−アリール、または随意にGによって置換されていてよいC2〜C8−ヘテロアリールであり、
    105、R105'、R106およびR106'は、互いに独立して、水素、ハロゲン、シアノ、随意に1つまたはそれより多くの酸素または硫黄原子によって中断されていてよいC1〜C25−アルキル、C7〜C25−アリールアルキルまたはC1〜C18−アルコキシであり、
    107は、水素、C7〜C25−アリールアルキル、C6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキルまたはC1〜C18−アルコキシによって置換されたC6〜C18−アリール; C1〜C18−ペルフルオロアルキル; C1〜C25−アルキルであって、−O−または−S−によって中断されていてよいもの; または−COOR103であり、
    108およびR109は、互いに独立して、H、C1〜C25−アルキル、Eによって置換された且つ/またはDによって中断されたC1〜C25−アルキル、C7〜C25−アリールアルキル、C6〜C24−アリール、Gによって置換されたC6〜C24−アリール、C2〜C20−ヘテロアリール、Gによって置換されたC2〜C20−ヘテロアリール、C2〜C18−アルケニル、C2〜C18−アルキニル、C1〜C18−アルコキシ、Eによって置換された且つ/またはDによって中断されたC1〜C18−アルコキシ、もしくはC7〜C25−アラルキルであるか、または
    108およびR109は、一緒に式=CR110111の基を形成し、前記式中、
    110およびR111は、互いに独立してH、C1〜C18−アルキル、Eによって置換された且つ/またはDによって中断されたC1〜C18−アルキル、C6〜C24−アリール、Gによって置換されたC6〜C24−アリール、C2〜C20−ヘテロアリール、またはGによって置換されたC2〜C20−ヘテロアリールであり、または
    108およびR109は、一緒に、5または6員環を形成し、それは随意にC1〜C18−アルキル、Eによって置換された且つ/またはDによって中断されたC1〜C18−アルキル、C6〜C24−アリール、Gによって置換されたC6〜C24−アリール、C2〜C20−ヘテロアリール、Gによって置換されたC2〜C20−ヘテロアリール、C2〜C18−アルケニル、C2〜C18−アルキニル、C1〜C18−アルコキシ、Eによって置換された且つ/またはDによって中断されたC1〜C18−アルコキシ、またはC7〜C25−アラルキルによって置換されていることがあり、
    Dは、−CO−、−COO−、−S−、−O−または−NR112'−であり、
    Eは、C1〜C8−チオアルコキシ、C1〜C8−アルコキシ、CN、−NR112'113'、−CONR112'113'またはハロゲンであり、
    GはE、またはC1〜C18−アルキルであり、且つ、
    112'およびR113'は、互いに独立してH; C6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキルまたはC1〜C18−アルコキシによって置換されたC6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキル; または−O−によって中断されたC1〜C18−アルキルであり、
    115およびR115'は、互いに独立して、水素、ハロゲン、シアノ、随意に1つまたはそれより多くの酸素または硫黄原子によって中断されていてよいC1〜C25−アルキル、C1〜C25−アルコキシ、C7〜C25−アリールアルキル、または
    Figure 0006419065
    であり、前記R116はC1〜C10−アルキル基またはトリ(C1〜C8−アルキル)シリル基であり、
    117およびR117'は、互いに独立して、C1〜C25−アルキル基、C7〜C25−アリールアルキル、またはフェニル基であって1〜3箇所C1〜C8−アルキルおよび/またはC1〜C8−アルコキシで置換されていることがあるものであり、
    118、R119、R120およびR121は、互いに独立して、水素、ハロゲン、ハロゲン化されたC1〜C25−アルキル、シアノ、随意に1つまたはそれより多くの酸素または硫黄原子によって中断されていてよいC1〜C25−アルキル、C7〜C25−アリールアルキルまたはC1〜C25−アルコキシであり、
    122およびR122'は、互いに独立して、水素、C6〜C18−アリール; C1〜C18−アルキルまたはC1〜C18−アルコキシによって置換されたC6〜C18−アリール; 随意に1つまたはそれより多くの酸素または硫黄原子によって中断されていてよいC1〜C25−アルキル; またはC7〜C25−アリールアルキルであり、
    201は、水素、C1〜C100−アルキル基、−COOR103; 1つまたはそれより多くのハロゲン原子、ヒドロキシル基、ニトロ基、−CNまたはC6〜C18−アリール基で置換され且つ/または−O−、−COO−、−OCO−または−S−によって中断されたC1〜C100−アルキル基; C7〜C25−アリールアルキル基、カルバモイル基、1〜3箇所、C1〜C100−アルキルおよび/またはC1〜C100−アルコキシによって置換されていることがあるC5〜C12−シクロアルキル基、1〜3箇所、C1〜C100−アルキル、C1〜C100−チオアルコキシ、および/またはC1〜C100−アルコキシで置換されていることがあるC6〜C24−アリール基、およびペンタフルオロフェニルから選択され、
    103およびR114は、互いに独立して、随意に1つまたはそれより多くの酸素または硫黄原子によって中断されていてよいC1〜C25−アルキルであり、
    202およびR203は、同一または異なっていてよく、且つ、H、F、−CN、随意に1つまたはそれより多くの酸素または硫黄原子によって中断されていてよいC1〜C100−アルキル; およびC1〜C100−アルコキシから選択される、請求項1または2に記載のポリマー。

  4. Figure 0006419065
    [式中、
    Aは、式(I)または(II)の繰り返し単位であり、且つ、
    −COM1−は、繰り返し単位
    Figure 0006419065
    Figure 0006419065
    であり、前記式中、
    3、R3'、R4およびR4'は、互いに独立して水素またはC1〜C25−アルキルであり、
    8およびR8'は、互いに独立して水素またはC1〜C25−アルキルであり、
    114は、C1〜C38−アルキル基であり、
    201は、C1〜C38−アルキル基であり、且つ、
    202およびR203は、互いに独立して水素またはC1〜C25−アルキルである]
    の(繰り返し)単位を含む、請求項1から3までのいずれか1項に記載のポリマー。
  5. Aが式
    Figure 0006419065
    の繰り返し単位であり、且つ
    Figure 0006419065
    は、式
    Figure 0006419065
    の基であり、前記式中、
    3、R3'、R4およびR4'は、互いに独立して水素またはC1〜C25−アルキルであり、且つ
    201は、C1〜C38−アルキル基である、
    請求項3に記載のポリマー。

  6. Figure 0006419065
    Figure 0006419065
    (nは4〜1000である)
    のポリマーであって、R3、R3'、R4およびR4'が互いに独立して水素またはC1〜C25−アルキルであり、且つ、R201がC1〜C38−アルキル基である、請求項4または5に記載のポリマー。
  7. 請求項1から6までのいずれか1項に記載のポリマーを含む有機半導体の材料、層または構成成分。
  8. 請求項1から6までのいずれか1項に記載のポリマーおよび/または請求項7に記載の有機半導体の材料、層または構成成分を含む電子素子。
  9. 有機発光ダイオード、有機光起電素子、フォトダイオード、または有機電界効果トランジスタである、請求項8に記載の電子素子。
  10. 請求項1から6までのいずれか1項に記載のポリマーの、有機溶剤中の溶液および/または分散液を、適した基板に施与し、且つ前記溶剤を除去することを含む、電子素子の製造方法。
  11. 有機発光ダイオード、光起電素子、フォトダイオードまたは有機電界効果トランジスタ内での、請求項1から6までのいずれか1項に記載のポリマーおよび/または請求項7に記載の有機半導体の材料、層または構成成分の使用。

  12. Figure 0006419065
    [式中、
    1'およびA2'は互いに独立して式
    Figure 0006419065
    の基であり、
    aは0、1、2または3であり、bは0、1、2または3であり、cは0、1、2または3であり、
    Y、Y15、Y16およびY17は互いに独立して、請求項1に定義される式(I)または(II)の基であり、
    pは0または1であり、qは0または1であり、
    3、A4、A5およびA5'は互いに独立して、式
    Figure 0006419065
    の基であり、
    k’は0、1、2または3であり、lは0、1、2または3であり、rは0、1、2または3であり、zは0、1、2または3であり、
    Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6およびAr7は、互いに独立して、それぞれ請求項3でAr4、Ar5、Ar6およびAr7について定義された式(XIa)、(XIb)、(XIc)、(XId)、(XIe)、(XIf)、(XIg)、(XIh)、(XIi)、(XIj)、(XIk)、(XIl)、(XIm)、(XIn)、(XIo)、(XIpa)、(XIpb)、(XIq)、(XIr)、(XIs)、(XIt)、(XIu)、(XIv)、(XIw)、(XIx)、(XIy)、(XIz)、(XIIa)、(XIIb)、(XIIc)、(XIId)、(XIIe)、(XIIf)、(XIIg)、(XIIh)、(XIIi)、(XIIj)、(XIIk)(XIII)、(XIV)、(XVa)、(XVb)、(XVc)、(XVd)、(XVe)、(XVf)、(XVg)、(XVh)、(XVi)、(XVj)、(XVk)、(XVl)、(XVm)、(XVn)、(XVo)、(XVp)、(XVq)、(XVr)(XVs)、(XVt)、または(XVu)のいずれか1つの基である]
    の繰り返し単位を含む、請求項3に記載のポリマー。
  13. 以下の式の化合物
    Figure 0006419065
    [式中、
    1'およびA2'は互いに独立して、式
    Figure 0006419065
    の基であり、前記式中、
    2およびX2'は、互いに独立してハロゲン、ZnX12、−SnR207208209であり、前記R207、R208およびR209は同一または異なり、且つHまたはC1〜C6−アルキルであり、ここで、2つの基が随意に共通の環を形成し、且つ、それらの基は随意に分枝または非分枝であり、且つ、X12はハロゲン原子、または
    Figure 0006419065
    であり、前記式中、
    1はその都度独立して、C1〜C10−アルキル基であり、且つY2はその都度独立してC2〜C10−アルキレン基であり、且つY13およびY14は、互いに独立して水素、またはC1〜C10−アルキル基であり、且つ、
    a、b、c、p、q、Ar1、Ar2、Ar3、Y、Y15、Y16、Y17、A3、A4、A5およびA5'は請求項12で定義されたとおりである]の、請求項12に記載されたポリマーを製造するための使用。
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