KR20140052016A - 카르바졸로카르바졸-비스(디카르복스이미드) 및 반도체로서의 그의 용도 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카르바졸로카르바졸-비스(디카르복스이미드), 그의 제조 방법, 및 반도체로서의, 특히 유기 전자제품 및 유기 광전지에서의 반도체로서의 그의 용도에 관한 것이다.

Description

카르바졸로카르바졸-비스(디카르복스이미드) 및 반도체로서의 그의 용도 {CARBAZOLOCARBAZOL-BIS(DICARBOXIMIDES) AND THEIR USE AS SEMICONDUCTORS}
본 발명은 카르바졸로카르바졸-비스(디카르복스이미드), 그의 제조 방법, 및 반도체로서의, 특히 유기 전자제품 및 유기 광전지에서의 반도체로서의 그의 용도에 관한 것이다.
미래에는 고전적인 무기 반도체 뿐만 아니라 저분자량 또는 중합체성 물질을 기재로 하는 유기 반도체도 전자 산업의 많은 분야에서 점점 더 많이 사용될 것이라고 예상된다. 많은 경우에, 이러한 유기 반도체는 고전적인 무기 반도체에 비해 장점을, 예를 들어 보다 우수한 기판 호환성 및 이를 기재로 하는 반도체 부품의 보다 우수한 가공성을 갖는다. 이것은 가요성 기판 상에서의 처리를 허용하고 분자 모델링 방법을 사용하여 그의 계면 궤도 에너지를 특정한 적용 범위로 정확하게 조절할 수 있게 한다. 상기 성분의 현저하게 인하된 가격은 유기 전자제품 연구 분야에 르네상스를 가져다 주었다.
유기 전자제품은 주로 유기 반도체층을 기재로 하는 전자 부품의 제조를 위한 신규한 물질 및 제작 공정의 개발과 관련되어 있다. 여기에는 특히 유기 전계 효과 트랜지스터(OFET) 및 유기 전계발광 소자(하기에서 "EL" 소자라고 축약됨)가 포함된다. 높은 개발 가능성은 예를 들어 저장 요소 및 집적 광전자 소자에서의 유기 전계 효과 트랜지스터에 기인한다. 유기 전계발광 소자는, 전기장이 인가될 때 양극으로부터 주입된 정공과 음극으로부터 주입된 전자의 재결합 에너지에 의해 형광 물질이 광을 방출하는 원리를 이용하는 자기-발광 소자이다. 유기 발광 다이오드(OLED) 형태의 EL 소자는 특히 음극선관 및 평판 시각 디스플레이 유닛의 제조를 위한 액정 디스플레이의 대안으로서 중요하다. OLED를 포함하는 소자는 매우 컴팩트한 디자인 및 본질적으로 낮은 소비전력을 갖기 때문에, 휴대 용도, 예를 들어 휴대폰, 랩탑 컴퓨터 등에서의 용도에서 특히 적합하다.
유기 광전지는 주로 유기 태양 전지를 위한 신규한 물질의 개발과 관련되어 있다. 높은 개발 가능성은 최대 수송 너비 및 광-유도된 여기 상태를 위한 높은 이동도(높은 엑시톤 확산 길이)를 갖는, 따라서 소위 엑시톤 태양 전지에서 활성 물질로서 사용되기에 유리하게 적합한 물질에 기인한다. 일반적으로 상기 물질을 기재로 하는 태양 전지를 사용하면 매우 우수한 양자 수율을 달성할 수 있다. 따라서 전하 수송 물질 또는 엑시톤 수송 물질로서 적합한 유기 화합물이 매우 절실하다.
WO 2007/074137에는 화학식 1의 나프탈렌테트라카르복실산 유도체, 그의 제조 공정 및 n-형 반도체로서의 그의 용도가 기술되어 있다:
<화학식 1>
Figure pct00001
상기 식에서,
R1, R2, R3 및 R4 라디칼 중 하나 이상은 Br, F 및 CN에서 선택되는 치환기이고,
Y1은 O 또는 NRa이고, 여기서 Ra는 수소 또는 오르가닐 라디칼이고,
Y2는 O 또는 NRb이고, 여기서 Rb는 수소 또는 오르가닐 라디칼이고,
Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 O 또는 NRc이고, 여기서 Rc는 오르가닐 라디칼이고,
Z3 및 Z4는 각각 독립적으로 O 또는 NRd이고, 여기서 Rd는 오르가닐 라디칼이다.
WO 2009/089283에는 혼성 반도성-유전 물질, 예를 들어 2 내지 6개의 융합된 방향족 고리 또는 그의 헤테로시클릭 변형체를 갖는 축합된 방향족 잔기를 갖는 테트라카르복실릭 디이미드 화합물이 기술되어 있다. 카르바졸로카르바졸-비스(디카르복스이미드)는 개시되어 있지 않다.
CN 1990488 A에는 선형 융합된 방향족 고리의 시클릭 이미드 유도체인 n형 유기 반도체 물질이 기술되어 있다.
X. 가오(Gao) 등은 문헌 [J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 3697-3699]에서 2-(1,3-디티올-2-일리덴)말로니트릴기와 융합된 코어-확장된 나프탈렌 디이미드 및 n-채널 유기 박막 트랜지스터에 있어서의 그의 용도를 기술한다. 상응하는 개시 내용을 WO 2011/047624에서 찾을 수 있다.
Y. 휴(Hu) 등은 문헌 [Chem. Mater. 2011, 23, 1204-1215]에서, n-채널 유기 박막 트랜지스터를 위한, 황 헤테로사이클과 융합되고 전자 끄는 기로써 말단-캡핑된 코어-확장된 나프탈렌 디이미드를 기술한다.
본 발명에 이르러, 놀랍게도, 카르바졸로카르바졸-비스(디카르복스이미드)가 유기 전자제품 및 유기 광전지에서 반도체 물질로서 특히 유리하다는 것이 밝혀졌다.
발명의 개요
본 발명의 첫 번째 측면에 따라 하기 화학식 I의 화합물이 제공된다:
<화학식 I>
Figure pct00002
상기 식에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 및 각각의 경우에 비치환 또는 치환된 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 및 헤타릴에서 선택되고,
R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 및 각각의 경우에 비치환 또는 치환된 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 및 헤타릴에서 선택되고,
R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 및 R12는 독립적으로 수소,
각각의 경우에 비치환 또는 치환된 알킬, 알콕시, 알킬티오, (모노알킬)아미노, (디알킬)아미노, 시클로알킬, 시클로알콕시, 시클로알킬티오, (모노시클로알킬)아미노, (디시클로알킬)아미노, 헤테로시클로알킬, 헤테로시클로알콕시, 헤테로시클로알킬티오, (모노헤테로시클로알킬)아미노, (디헤테로시클로알킬)아미노, 아릴, 아릴옥시, 아릴티오, (모노아릴)아미노, (디아릴)아미노, 헤타릴, 헤타릴옥시, 헤타릴티오, (모노헤타릴)아미노, (디헤타릴)아미노,
할로겐, 히드록시, 메르캅토, 시아노, 니트로, 시아네이토, 티오시아네이토, 포르밀, 아실, 카르복시, 카르복실레이트, 알킬카르보닐옥시, 카르바모일, 알킬아미노카르보닐, 디알킬아미노카르보닐, 술포, 술포네이트, 술포아미노, 술파모일, 알킬술포닐, 아릴술포닐, 아미디노, NE1E2(여기서 E1 및 E2는 각각 독립적으로 수소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤타릴임)에서 선택되고,
여기서 각각의 경우에 R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 및 R12 라디칼에서 선택된 둘 이상의 인접한 라디칼은, 이들과 결합된 벤젠 고리의 탄소 원자와 함께, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8개의 추가의 고리를 갖는 융합된 고리 시스템일 수도 있다.
본 발명의 추가의 측면에 따라, 하기 화학식 II의 2,6-디브로모나프탈렌-1,4,5,8-테트라카르복실산 비스이미드를 하기 화학식 IIIa의 화합물 및 임의로 상이한 하기 화학식 IIIb의 화합물과 반응시키는, 하기 화학식 I의 화합물의 제조 방법이 제공된다:
<화학식 I>
Figure pct00003
<화학식 II>
Figure pct00004
<화학식 IIIa>
Figure pct00005
<화학식 IIIb>
Figure pct00006
상기 식에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 및 각각의 경우에 비치환 또는 치환된 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 및 헤타릴에서 선택되고,
R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 및 각각의 경우에 비치환 또는 치환된 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 및 헤타릴에서 선택되고,
R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 및 R12는 독립적으로 수소,
각각의 경우에 비치환 또는 치환된 알킬, 알콕시, 알킬티오, (모노알킬)아미노, (디알킬)아미노, 시클로알킬, 시클로알콕시, 시클로알킬티오, (모노시클로알킬)아미노, (디시클로알킬)아미노, 헤테로시클로알킬, 헤테로시클로알콕시, 헤테로시클로알킬티오, (모노헤테로시클로알킬)아미노, (디헤테로시클로알킬)아미노, 아릴, 아릴옥시, 아릴티오, (모노아릴)아미노, (디아릴)아미노, 헤타릴, 헤타릴옥시, 헤타릴티오, (모노헤타릴)아미노, (디헤타릴)아미노,
할로겐, 히드록시, 메르캅토, 시아노, 니트로, 시아네이토, 티오시아네이토, 포르밀, 아실, 카르복시, 카르복실레이트, 알킬카르보닐옥시, 카르바모일, 알킬아미노카르보닐, 디알킬아미노카르보닐, 술포, 술포네이트, 술포아미노, 술파모일, 알킬술포닐, 아릴술포닐, 아미디노, NE1E2(여기서 E1 및 E2는 각각 독립적으로 수소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤타릴임)에서 선택된다.
본 발명의 추가의 측면에 따라, 하나 이상의 게이트 구조물, 소스 전극 및 드레인 전극, 및 반도체 물질로서 상기 및 하기에서 정의되는 바와 같은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 갖는 기판을 포함하는 유기 전계 효과 트랜지스터가 제공된다.
화학식 I의 화합물은 원칙적으로는 n-반도체 또는 p-반도체로서 사용될 수 있다. 화학식 I의 화합물이 n-반도체로서 작용할지 아니면 p-반도체로서 작용할지는 특히 사용되는 게이트 유전체에 달려있다. 게이트 유전체는 통상적으로 적합한 화합물, 예를 들어 다소 전기음성인 치환기를 갖는 실란, 알킬 포스폰산, 플루오로알킬 포스폰산 등의 자기-조립된 단층(SAM)의 형태로 사용된다. 특정한 SAM 게이트 유전체 또는 상이한 SAM 게이트 유전체들의 특정한 혼합물을 선택함으로써, 반도체 물질의 성질을 제어할 수 있다. 두 가지의 상이한 반도체들의 조합을 사용하는 전자 소자, 예를 들어 유기 태양 전지에서는, 화학식 I의 화합물이 n-반도체로서 작용할지 아니면 p-반도체로서 작용할지는 상응하는 반도체 물질에 달려있다.
본 발명의 추가의 측면에 따라, 다수의 유기 전계 효과 트랜지스터를 포함하며, 상기 전계 효과 트랜지스터의 적어도 몇몇이 상기 및 하기에서 정의되는 바와 같은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 것인 기판이 제공된다.
본 발명의 추가의 측면에 따라, 다수의 유기 전계 효과 트랜지스터를 포함하며, 상기 전계 효과 트랜지스터의 적어도 몇몇이 상기 및 하기에서 정의되는 바와 같은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 것인 하나 이상의 기판을 포함하는 반도체 유닛이 제공된다.
본 발명의 추가의 측면에 따라, 상부 전극, 하부 전극, 전계발광층 및 임의로 보조층을 포함하며, 상기 전극들 중 하나 이상이 투명한, 상기 및 하기에서 정의되는 바와 같은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 전계발광 배열물이 제공된다.
바람직한 실시양태에서, 전계발광 배열물은 유기 발광 다이오드(OLED)의 형태이다.
본 발명의 추가의 측면에 따라 상기 및 하기에서 정의되는 바와 같은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 유기 태양 전지가 제공된다.
본 발명의 추가의 측면에 따라, 반도체 물질로서의, 상기 및 하기에서 정의되는 바와 같은 화학식 I의 화합물의 용도가 제공된다.
바람직한 실시양태에서, 화학식 I의 화합물은 유기 전자제품 또는 유기 광전지에서 반도체 물질로서 사용된다.
도 1은 게이트 유전체로서 C14H29PO(OH)2 및 반도체로서 하기 화합물을 갖는 기판 A인, 실시예 2의 TFT의 특징적인 데이터를 보여준다:
Figure pct00007

C14H29PO(OH)2와 조합된 화학식 I의 화합물은 n-반도체로서 작용한다.
도 2는 게이트 유전체로서 C7F15C11H22PO(OH)2 및 실시예 2의 기판 A와 동일한 반도체 물질을 갖는 기판 B인, 실시예 2의 TFT의 특징적인 데이터를 보여준다.
C7F15C11H22PO(OH)2와 조합된 화학식 I의 화합물은 p-반도체로서 작용한다.
도 3은 바람직한 반도체 아키텍처, 특히 "하부 게이트 상부 접촉", "하부 게이트 하부 접촉", "상부 게이트 하부 접촉" 및 "상부 게이트 상부 접촉"을 보여준다.
"할로겐"이라는 표현은 각각의 경우에 플루오린, 브로민, 염소 또는 아이오딘, 특히 염소, 브로민 또는 아이오딘을 나타낸다.
본 발명의 문맥에서, "비치환 또는 치환된 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 및 헤타릴"이라는 표현은 비치환 또는 치환된 알킬, 비치환 또는 치환된 시클로알킬, 비치환 또는 치환된 헤테로시클로알킬, 비치환 또는 치환된 아릴 및 비치환 또는 치환된 헤타릴을 나타낸다.
본 발명의 문맥에서, "비치환 또는 치환된 알킬, 알콕시, 알킬티오, (모노알킬)아미노, (디알킬)아미노, 시클로알킬, 시클로알콕시, 시클로알킬티오, (모노시클로알킬)아미노, (디시클로알킬)아미노, 헤테로시클로알킬, 헤테로시클로알콕시, 헤테로시클로알킬티오, (모노헤테로시클로알킬)아미노, (디헤테로시클로알킬)아미노, 아릴, 아릴옥시, 아릴티오, (모노아릴)아미노, (디아릴)아미노, 헤타릴, 헤타릴옥시, 헤타릴티오, (모노헤타릴)아미노 및 (디헤타릴)아미노"는 비치환 또는 치환된 알킬, 비치환 또는 치환된 알콕시, 비치환 또는 치환된 알킬티오, 비치환 또는 치환된 (모노알킬)아미노, 비치환 또는 치환된 (디알킬)아미노, 비치환 또는 치환된 시클로알킬, 비치환 또는 치환된 시클로알콕시, 비치환 또는 치환된 시클로알킬티오, 비치환 또는 치환된 (모노시클로알킬)아미노, 비치환 또는 치환된 (디시클로알킬)아미노, 비치환 또는 치환된 헤테로시클로알킬, 비치환 또는 치환된 헤테로시클로알콕시, 비치환 또는 치환된 헤테로시클로알킬티오, 비치환 또는 치환된 (모노헤테로시클로알킬)아미노, 비치환 또는 치환된 (디헤테로시클로알킬)아미노, 비치환 또는 치환된 아릴, 비치환 또는 치환된 아릴옥시, 비치환 또는 치환된 아릴티오, 비치환 또는 치환된 (모노아릴)아미노, 비치환 또는 치환된 (디아릴)아미노, 비치환 또는 치환된 헤타릴, 비치환 또는 치환된 헤타릴옥시, 비치환 또는 치환된 헤타릴티오, 비치환 또는 치환된 (모노헤타릴)아미노 및 비치환 또는 치환된 (디헤타릴)아미노를 나타낸다.
본 발명의 문맥에서, "알킬"이라는 표현은 직쇄형 또는 분지형 알킬기를 포함한다. 알킬은 바람직하게는 C1-C30-알킬, 보다 바람직하게는 C1-C20-알킬, 가장 바람직하게는 C1-C12-알킬이다. 알킬기의 예는 특히 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, n-펜틸, 네오-펜틸, n-헥실, n-헵틸, n-옥틸, n-노닐, n-데실, n-운데실, n-도데실, n-트리데실, n-테트라데실, n-헥사데실, n-옥타데실 및 n-에이코실이다.
알킬이라는 표현은 또한 그의 탄소쇄에 -O-, -S-, -NRb-, -C(=O)-, -S(=O)- 및/또는 -S(=O)2-에서 선택되는 하나 이상의 비-인접기가 개재(interrupt)될 수 있는 알킬 라디칼을 포함한다. Rb는 바람직하게는 수소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤타릴이다.
치환된 알킬기는, 알킬쇄의 길이에 따라, 하나 이상의(예를 들어 1, 2, 3, 4, 5개 또는 5개 초과의) 치환기를 가질 수 있다. 이것은 바람직하게는 각각 독립적으로 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 헤타릴, 플루오린, 염소, 브로민, 히드록실, 메르캅토, 시아노, 니트로, 니트로소, 포르밀, 아실, COOH, 카르복실레이트, 알킬카르보닐옥시, 카르바모일, SO3H, 술포네이트, 술파미노, 술파미드, 아미디노, NE1E2(여기서 E1 및 E2는 각각 독립적으로 수소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤타릴임)에서 선택된다. 또한 알킬기의 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 및 헤타릴 치환기는 비치환 또는 치환될 수 있고, 적합한 치환기는 하기에서 이러한 기에 대해 언급되는 치환기이다.
카르복실레이트 및 술포네이트는 각각 카르복실산 관능기 및 술폰산 관능기의 유도체, 특히 금속 카르복실레이트 또는 술포네이트, 카르복실산 에스테르 또는 술폰산 에스테르 관능기 또는 카르복스아미드 또는 술폰아미드 관능기를 나타낸다. 상기 유도체는 예를 들어 C1-C4-알칸올, 예컨대 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, sec-부탄올 및 tert-부탄올과의 에스테르를 포함한다.
알킬에 대한 상기 설명은 알콕시, 알킬티오(= 알킬술파닐), 모노알킬아미노 및 디알킬아미노 내의 알킬 잔기에도 적용된다.
알킬렌은 1 내지 10개, 특히 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 선형 포화 탄화수소쇄, 예컨대 에탄-1,2-디일, 프로판-1,3-디일, 부탄-1,4-디일, 펜탄-1,5-디일 또는 헥산-1,6-디일을 나타낸다.
본 발명의 문맥에서, "시클로알킬"이라는 용어는 통상적으로 3 내지 20개, 바람직하게는 3 내지 12개, 보다 바람직하게는 5 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 모노시클릭, 비시클릭 또는 트리시클릭 탄화수소 라디칼, 예컨대 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸, 시클로도데실, 시클로펜타데실, 노르보르닐, 비시클로[2.2.2]옥틸 또는 아다만틸을 나타낸다.
치환된 시클로알킬기는, 고리 크기에 따라, 하나 이상의(예를 들어 1, 2, 3, 4, 5개 또는 5개 초과의) 치환기를 가질 수 있다. 이것은 바람직하게는 각각 독립적으로 알킬, 알콕시, 알킬티오, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 헤타릴, 플루오린, 염소, 브로민, 히드록실, 메르캅토, 시아노, 니트로, 니트로소, 포르밀, 아실, COOH, 카르복실레이트, 알킬카르보닐옥시, 카르바모일, SO3H, 술포네이트, 술파미노, 술파미드, 아미디노, NE3E4(여기서 E3 및 E4는 각각 독립적으로 수소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤타릴임)에서 선택된다. 치환된 경우에, 시클로알킬기는 바람직하게는 하나 이상의, 예를 들어 1, 2, 3, 4 또는 5개의 C1-C6-알킬기를 갖는다. 치환된 시클로알킬기의 예는 특히 2- 및 3-메틸시클로펜틸, 2- 및 3-에틸시클로펜틸, 2-, 3- 및 4-메틸시클로헥실, 2-, 3- 및 4-에틸시클로헥실, 2-, 3- 및 4-프로필시클로헥실, 2-, 3- 및 4-이소프로필시클로헥실, 2-, 3- 및 4-부틸시클로헥실, 2-, 3- 및 4-sec.-부틸시클로헥실, 2-, 3- 및 4-tert-부틸시클로헥실, 2-, 3- 및 4-메틸시클로헵틸, 2-, 3- 및 4-에틸시클로헵틸, 2-, 3- 및 4-프로필시클로헵틸, 2-, 3- 및 4-이소프로필시클로헵틸, 2-, 3- 및 4-부틸시클로헵틸, 2-, 3- 및 4-sec-부틸시클로헵틸, 2-, 3- 및 4-tert-부틸시클로헵틸, 2-, 3-, 4- 및 5-메틸시클로옥틸, 2-, 3-, 4- 및 5-에틸시클로옥틸, 2-, 3-, 4- 및 5-프로필시클로옥틸이다.
시클로알킬에 대한 상기 설명은 시클로알콕시, 시클로알킬티오(= 시클로알킬술파닐), 모노시클로알킬아미노 및 디시클로알킬아미노 내의 시클로알킬 잔기에도 적용된다.
본 발명의 문맥에서, "아릴"이라는 용어는 모노시클릭 또는 폴리시클릭 방향족 탄화수소 라디칼을 지칭한다. 아릴은 통상적으로 6 내지 24개의 탄소 원자, 바람직하게는 6 내지 20개의 탄소 원자, 특히 6 내지 14개의 탄소 원자를 고리 구성원으로서 갖는 방향족 라디칼이다. 아릴은 바람직하게는 페닐, 나프틸, 인데닐, 플루오레닐, 안트라세닐, 페난트레닐, 나프타세닐, 크리세닐, 피레닐, 코로네닐, 페릴레닐 등, 보다 바람직하게는 페닐 또는 나프틸이다.
치환된 아릴은, 그의 고리 시스템의 개수 및 크기에 따라, 하나 이상의(예를 들어 1, 2, 3, 4, 5개 또는 5개 초과의) 치환기를 가질 수 있다. 이것은 바람직하게는 각각 독립적으로 알킬, 알콕시, 알킬티오, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 헤타릴, 플루오린, 염소, 브로민, 히드록실, 메르캅토, 시아노, 니트로, 니트로소, 포르밀, 아실, COOH, 카르복실레이트, 알킬카르보닐옥시, 카르바모일, SO3H, 술포네이트, 술파미노, 술파미드, 아미디노, NE5E6(여기서 E5 및 E6는 각각 독립적으로 수소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤타릴임)에서 선택된다. 또한 아릴 상의 알킬, 알콕시, 알킬아미노, 알킬티오, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 및 헤타릴 치환기는 비치환 또는 치환될 수 있다. 상기에서 이러한 기에 대해 언급된 치환기를 참고하도록 한다. 아릴 상의 치환기는 바람직하게는 알킬, 알콕시, 할로알킬, 할로알콕시, 아릴, 플루오린, 염소, 브로민, 시아노 및 니트로에서 선택된다. 치환된 아릴은 보다 바람직하게는 일반적으로 1, 2, 3, 4 또는 5개, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 치환기를 갖는 치환된 페닐이다.
치환된 아릴은 바람직하게는 하나 이상의 알킬기에 의해 치환된 아릴("알크아릴", 하기에서 알킬아릴이라고도 지칭됨)이다. 알크아릴기는, 방향족 고리 시스템의 크기에 따라, 하나 이상의(예를 들어 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9개 또는 9개 초과의) 알킬 치환기를 가질 수 있다. 알킬 치환기는 비치환 또는 치환될 수 있다. 이와 관련해서는, 비치환 및 치환된 알킬에 대한 상기 설명을 참고하도록 한다. 바람직한 실시양태에서, 알크아릴기는 비치환된 알킬 치환기만을 갖는다. 알크아릴은 바람직하게는 1, 2, 3, 4 또는 5개, 바람직하게는 1, 2 또는 3개, 보다 바람직하게는 1 또는 2개의 알킬 치환기를 갖는 페닐이다.
하나 이상의 라디칼을 갖는 아릴은, 예를 들어, 2-, 3- 및 4-메틸페닐, 2,4-, 2,5-, 3,5- 및 2,6-디메틸페닐, 2,4,6-트리메틸페닐, 2-, 3- 및 4-에틸페닐, 2,4-, 2,5-, 3,5- 및 2,6-디에틸페닐, 2,4,6-트리에틸페닐, 2-, 3- 및 4-프로필페닐, 2,4-, 2,5-, 3,5- 및 2,6-디프로필페닐, 2,4,6-트리프로필페닐, 2-, 3- 및 4-이소프로필페닐, 2,4-, 2,5-, 3,5- 및 2,6-디이소프로필페닐, 2,4,6-트리이소프로필페닐, 2-, 3- 및 4-부틸페닐, 2,4-, 2,5-, 3,5- 및 2,6-디부틸페닐, 2,4,6-트리부틸페닐, 2-, 3- 및 4-이소부틸페닐, 2,4-, 2,5-, 3,5- 및 2,6-디이소부틸페닐, 2,4,6-트리이소부틸페닐, 2-, 3- 및 4-sec-부틸페닐, 2,4-, 2,5-, 3,5- 및 2,6-디-sec-부틸페닐, 2,4,6-트리-sec-부틸페닐, 2-, 3- 및 4-tert-부틸페닐, 2,4-, 2,5-, 3,5- 및 2,6-디-tert-부틸페닐, 2,4,6-트리-tert-부틸페닐; 2-, 3- 및 4-메톡시페닐, 2,4-, 2,5-, 3,5- 및 2,6-디메톡시페닐, 2,4,6-트리메톡시페닐, 2-, 3- 및 4-에톡시페닐, 2,4-, 2,5-, 3,5- 및 2,6-디에톡시페닐, 2,4,6-트리에톡시페닐, 2-, 3- 및 4-프로폭시페닐, 2,4-, 2,5-, 3,5- 및 2,6-디프로폭시페닐, 2-, 3- 및 4-이소프로폭시페닐, 2,4-, 2,5-, 3,5- 및 2,6-디이소프로폭시페닐 및 2-, 3- 및 4-부톡시페닐; 2-, 3- 및 4-클로로페닐, (2-클로로-6-메틸)페닐, (2-클로로-6-에틸)페닐, (4-클로로-6-메틸)페닐, (4-클로로-6-에틸)페닐이다.
아릴에 대한 상기 설명은 아릴옥시, 아릴티오(= 아릴술파닐), 모노아릴아미노 및 디아릴아미노 내의 아릴 잔기에도 적용된다.
본 발명의 문맥에서, "헤테로시클로알킬"이라는 표현은 일반적으로 5 내지 8개의 고리 원자, 바람직하게는 5 또는 6개의 고리 원자를 갖는 비방향족, 불포화 또는 완전 포화된 시클로지방족 기를 포함한다. 헤테로시클로알킬기에서는, 상응하는 시클로알킬기와 비교해 볼 때, 고리 탄소 원자들 중 1, 2, 3, 4개 또는 4개 초과가 헤테로원자 또는 헤테로원자-함유 기에 의해 대체된다. 헤테로원자 또는 헤테로원자-함유 기는 바람직하게는 -O-, -S-, -NRe-, -C(=O)-, -S(=O)- 및/또는 -S(=O)2-에서 선택된다. Re는 바람직하게는 수소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤타릴이다. 헤테로시클로알킬은 비치환되거나 임의로 하나 이상의, 예를 들어 1, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7개의 동일하거나 상이한 라디칼을 갖는다. 이것은 바람직하게는 각각 독립적으로 알킬, 알콕시, 알킬아미노, 알킬티오, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 헤타릴, 플루오린, 염소, 브로민, 히드록실, 메르캅토, 시아노, 니트로, 니트로소, 포르밀, 아실, COOH, 카르복실레이트, 알킬카르보닐옥시, 카르바모일, SO3H, 술포네이트, 술파미노, 술파미드, 아미디노, NE5E6(여기서 E5 및 E6는 각각 독립적으로 수소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤타릴임)에서 선택된다. 헤테로시클로알킬기의 예는 특히 피롤리디닐, 피페리디닐, 2,2,6,6-테트라메틸피페리디닐, 이미다졸리디닐, 피라졸리디닐, 옥사졸리디닐, 모르폴리닐, 티아졸리디닐, 이소티아졸리디닐, 이속사졸리디닐, 피페라지닐, 테트라히드로티오페닐, 디히드로티엔-2-일, 테트라히드로푸라닐, 디히드로푸란-2-일, 테트라히드로피라닐, 2-옥사졸리닐, 3-옥사졸리닐, 4-옥사졸리닐 및 디옥사닐이다.
치환된 헤테로시클로알킬기는, 고리 크기에 따라, 하나 이상의(예를 들어 1, 2, 3, 4, 5개 또는 5개 초과의) 치환기를 가질 수 있다. 이것은 바람직하게는 각각 독립적으로 알킬, 알콕시, 알킬티오, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 헤타릴, 플루오린, 염소, 브로민, 히드록실, 메르캅토, 시아노, 니트로, 니트로소, 포르밀, 아실, COOH, 카르복실레이트, 알킬카르보닐옥시, 카르바모일, SO3H, 술포네이트, 술파미노, 술파미드, 아미디노, NE7E8(여기서 E7 및 E8은 각각 독립적으로 수소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤타릴임)에서 선택된다. 치환된 경우에, 헤테로시클로알킬기는 바람직하게는 하나 이상의, 예를 들어 1, 2, 3, 4 또는 5개의 C1-C6-알킬기를 갖는다.
헤테로시클로알킬에 대한 상기 설명은 헤테로시클로알콕시, 헤테로시클로알킬티오(= 헤테로시클로알킬술파닐), 모노헤테로시클로알킬아미노 및 디헤테로시클로알킬아미노 내의 헤테로시클로알킬 잔기에도 적용된다.
본 발명의 문맥에서, "헤타릴"(헤테로아릴)이라는 표현은 헤테로방향족, 모노시클릭 또는 폴리시클릭 기를 포함한다. 이것은 고리 탄소 원자 외에도 1, 2, 3, 4개 또는 4개 초과의 헤테로원자를 고리 구성원으로서 갖는다. 헤테로원자는 바람직하게는 산소, 질소, 셀레늄 및 황에서 선택된다. 헤타릴기는 바람직하게는 5 내지 18개의, 예를 들어 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13 또는 14개의 고리 원자를 갖는다.
모노시클릭 헤타릴기는 바람직하게는 5- 또는 6-원 헤타릴기, 예컨대 2-푸릴(푸란-2-일), 3-푸릴(푸란-3-일), 2-티에닐(티오펜-2-일), 3-티에닐(티오펜-3-일), 셀레노펜-2-일, 셀레노펜-3-일, 1H-피롤-2-일, 1H-피롤-3-일, 피롤-1-일, 이미다졸-2-일, 이미다졸-1-일, 이미다졸-4-일, 피라졸-1-일, 피라졸-3-일, 피라졸-4-일, 피라졸-5-일, 3-이속사졸릴, 4-이속사졸릴, 5-이속사졸릴, 3-이소티아졸릴, 4-이소티아졸릴, 5-이소티아졸릴, 2-옥사졸릴, 4-옥사졸릴, 5-옥사졸릴, 2-티아졸릴, 4-티아졸릴, 5-티아졸릴, 1,2,4-옥사디아졸-3-일, 1,2,4-옥사디아졸-5-일, 1,3,4-옥사디아졸-2-일, 1,2,4-티아디아졸-3-일, 1,2,4-티아디아졸-5-일, 1,3,4-티아디아졸-2-일, 4H-[1,2,4]-트리아졸-3-일, 1,3,4-트리아졸-2-일, 1,2,3-트리아졸-1-일, 1,2,4-트리아졸-1-일, 피리딘-2-일, 피리딘-3-일, 피리딘-4-일, 3-피리다지닐, 4-피리다지닐, 2-피리미디닐, 4-피리미디닐, 5-피리미디닐, 2-피라지닐, 1,3,5-트리아진-2-일 및 1,2,4-트리아진-3-일이다.
폴리시클릭 헤타릴기는 2, 3, 4개 또는 4개 초과의 융합된 고리를 갖는다. 융합된 고리는 방향족, 포화 또는 부분 불포화될 수 있다. 폴리시클릭 헤타릴기의 예는 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 인돌릴, 이소인돌릴, 인돌리지닐, 벤조푸라닐, 이소벤조푸라닐, 벤조티오페닐, 벤족사졸릴, 벤즈이속사졸릴, 벤즈티아졸릴, 벤족사디아졸릴, 벤조티아디아졸릴, 벤족사지닐, 벤조피라졸릴, 벤즈이미다졸릴, 벤조트리아졸릴, 벤조트리아지닐, 벤조셀레노페닐, 티에노티오페닐, 티에노피리미딜, 티아졸로티아졸릴, 디벤조피롤릴 (카르바졸릴), 디벤조푸라닐, 디벤조티오페닐, 나프토[2,3-b]티오페닐, 나프타[2,3-b]푸릴, 디히드로인돌릴, 디히드로인돌리지닐, 디히드로이소인돌릴, 디히드로퀴놀리닐 및 디히드로이소퀴놀리닐이다.
치환된 헤타릴기는 그의 고리 시스템의 개수 및 크기에 따라 하나 이상의(예를 들어 1, 2, 3, 4, 5개 또는 5개 초과의) 치환기를 가질 수 있다. 이것은 바람직하게는 각각 독립적으로 알킬, 알콕시, 알킬티오, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 헤타릴, 플루오린, 염소, 브로민, 히드록실, 메르캅토, 시아노, 니트로, 니트로소, 포르밀, 아실, COOH, 카르복실레이트, 알킬카르보닐옥시, 카르바모일, SO3H, 술포네이트, 술파미노, 술파미드, 아미디노, NE9E10(여기서 E9 및 E10은 각각 독립적으로 수소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤타릴임)에서 선택된다. 할로겐 치환기는 바람직하게는 플루오린, 염소 또는 브로민이다. 치환기는 바람직하게는 C1-C6-알킬, C1-C6-알콕시, 히드록실, 카르복실, 할로겐 및 시아노에서 선택된다.
헤타릴에 대한 상기 설명은 헤타릴옥시, 헤타릴티오, 모노헤타릴아미노 및 디헤타릴아미노 내의 헤타릴 잔기에도 적용된다.
본 발명의 목적을 위해, "아실"이라는 표현은 일반적으로 2 내지 11개, 바람직하게는 2 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 알카노일 또는 아로일기, 예를 들어 아세틸, 프로파노일, 부타노일, 펜타노일, 헥사노일, 헵타노일-, 2-에틸-헥사노일, 2-프로필헵타노일, 피발로일, 벤조일 또는 나프토일 기를 지칭한다.
기 NE1E2는 바람직하게는 N,N-디메틸아미노, N,N-디에틸아미노, N,N-디프로필아미노, N,N-디이소프로필아미노, N,N-디-n-부틸아미노, N,N-디-t-부틸아미노, N,N-디시클로헥실아미노 또는 N,N-디페닐아미노이다.
융합된 고리 시스템은 지환족, 지방족 헤테로시클릭, 방향족 및 헤테로방향족 고리 및 이들의 조합, 융합에 의해 연결된 히드로방향족을 포함할 수 있다. 융합된 고리 시스템은 2, 3개 또는 그 초과의(예를 들어 4, 5, 6, 7 또는 8개의) 고리를 포함한다. 융합된 고리 시스템 내의 고리가 연결되는 방식에 따라, 각각의 고리가 각각의 인접한 고리와 하나 이상의 가장자리 또는 두 개의 원자를 공유하는 오르토-융합과 탄소 원자가 둘 초과의 고리에 속하는 페리-융합으로 구분된다. 바람직한 융합된 고리 시스템은 오르토-융합된 고리 시스템이다.
하기 화학식에서 언급된 라디칼 및 그의 치환기의 구체적인 예는
메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, tert-부틸, 펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, 2-메틸펜틸, 헵틸, 1-에틸펜틸, 옥틸, 2-에틸헥실, 이소옥틸, 노닐, 이소노닐, 데실, 이소데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 이소트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실, 노나데실 및 에이코실(이소옥틸, 이소노닐, 이소데실 및 이소트리데실이라는 상기 용어는 속명이며 옥소 공정에 의해 수득되는 알콜로부터 유래됨);
2-메톡시에틸, 2-에톡시에틸, 2-프로폭시에틸, 2-이소프로폭시에틸, 2-부톡시에틸, 2- 및 3-메톡시프로필, 2- 및 3-에톡시프로필, 2- 및 3-프로폭시프로필, 2- 및 3-부톡시프로필, 2- 및 4-메톡시부틸, 2- 및 4-에톡시부틸, 2- 및 4-프로폭시부틸, 3,6-디옥사헵틸, 3,6-디옥사옥틸, 4,8-디옥사노닐, 3,7-디옥사옥틸, 3,7-디옥사노닐, 4,7-디옥사옥틸, 4,7-디옥사노닐, 2- 및 4-부톡시부틸, 4,8-디옥사데실, 3,6,9-트리옥사데실, 3,6,9-트리옥사운데실, 3,6,9-트리옥사도데실, 3,6,9,12-테트라옥사트리데실 및 3,6,9,12-테트라옥사테트라데실;
2-메틸티오에틸, 2-에틸티오에틸, 2-프로필티오에틸, 2-이소프로필티오에틸, 2-부틸티오에틸, 2- 및 3-부틸티오프로필, 2- 및 3-에틸티오프로필, 2- 및 3-프로필티오프로필, 2- 및 3-부틸티오프로필, 2- 및 4-메틸티오부틸, 2- 및 4-에틸티오부틸, 2- 및 4-프로필티오부틸, 3,6-디티아헵틸, 3,6-디티아옥틸, 4,8-디티아노닐, 3,7-디티아옥틸, 3,7-디티아노닐, 2- 및 4-부틸티오부틸, 4,8-디티아데실, 3,6,9-트리티아데실, 3,6,9-트리티아운데실, 3,6,9-트리티아도데실, 3,6,9,12-테트라티아트리데실 및 3,6,9,12-테트라티아테트라데실;
2-모노메틸- 및 2-모노에틸아미노에틸, 2-디메틸아미노에틸, 2- 및 3-디메틸아미노프로필, 3-모노이소프로필아미노프로필, 2- 및 4-모노프로필아미노부틸, 2- 및 4-디메틸아미노부틸, 6-메틸-3,6-디아자헵틸, 3,6-디메틸-3,6-디아자헵틸, 3,6-디아자옥틸, 3,6-디메틸-3,6-디아자옥틸, 9-메틸-3,6,9-트리아자데실, 3,6,9-트리메틸-3,6,9-트리아자데실, 3,6,9-트리아자운데실, 3,6,9-트리메틸-3,6,9-트리아자운데실, 12-메틸-3,6,9,12-테트라아자트리데실 및 3,6,9,12-테트라메틸-3,6,9,12-테트라아자트리데실;
(1-에틸에틸리덴)아미노에틸렌, (1-에틸에틸리덴)아미노프로필렌, (1-에틸에틸리덴)아미노부틸렌, (1-에틸에틸리덴)아미노데실렌 및 (1-에틸에틸리덴)아미노도데실렌;
프로판-2-온-1-일, 부탄-3-온-1-일, 부탄-3-온-2-일 및 2-에틸펜탄-3-온-1-일;
2-메틸술폭시도에틸, 2-에틸술폭시도에틸, 2-프로필술폭시도에틸, 2-이소프로필술폭시도에틸, 2-부틸술폭시도에틸, 2- 및 3-메틸술폭시도프로필, 2- 및 3-에틸술폭시도프로필, 2- 및 3-프로필술폭시도프로필, 2- 및 3-부틸술폭시도프로필, 2- 및 4-메틸술폭시도부틸, 2- 및 4-에틸술폭시도부틸, 2- 및 4-프로필술폭시도부틸 및 4-부틸술폭시도부틸;
2-메틸술포닐에틸, 2-에틸술포닐에틸, 2-프로필술포닐에틸, 2-이소프로필술포닐에틸, 2-부틸술포닐에틸, 2- 및 3-메틸술포닐프로필, 2- 및 3-에틸술포닐프로필, 2- 및 3-프로필술포닐프로필, 2- 및 3-부틸술포닐프로필, 2- 및 4-메틸술포닐부틸, 2- 및 4-에틸술포닐부틸, 2- 및 4-프로필술포닐부틸 및 4-부틸술포닐부틸;
카르복시메틸, 2-카르복시에틸, 3-카르복시프로필, 4-카르복시부틸, 5-카르복시펜틸, 6-카르복시헥실, 8-카르복시옥틸, 10-카르복시데실, 12-카르복시도데실 및 14-카르복시테트라데실;
술포메틸, 2-술포에틸, 3-술포프로필, 4-술포부틸, 5-술포펜틸, 6-술포헥실, 8-술포옥틸, 10-술포데실, 12-술포도데실 및 14-술포테트라데실;
2-히드록시에틸, 2- 및 3-히드록시프로필, 1-히드록시프로프-2-일, 3- 및 4-히드록시부틸, 1-히드록시부트-2-일 및 8-히드록시-4-옥사옥틸;
2-시아노에틸, 3-시아노프로필, 3- 및 4-시아노부틸, 2-메틸-3-에틸-3-시아노프로필, 7-시아노-7-에틸헵틸 및 4,7-디메틸-7-시아노헵틸;
2-클로로에틸, 2- 및 3-클로로프로필, 2-, 3- 및 4-클로로부틸, 2-브로모에틸, 2- 및 3-브로모프로필 및 2-, 3- 및 4-브로모부틸;
2-니트로에틸, 2- 및 3-니트로프로필 및 2-, 3- 및 4-니트로부틸;
메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소프로폭시, 부톡시, 이소부톡시, sec-부톡시, tert-부톡시, 펜톡시, 이소펜톡시, 네오펜톡시, tert-펜톡시 및 헥속시;
메틸티오, 에틸티오, 프로필티오, 이소프로필티오, 부틸티오, 이소부틸티오, sec-부틸티오, tert-부틸티오, 펜틸티오, 이소펜틸티오, 네오펜틸티오, tert-펜틸티오 및 헥실티오;
에티닐, 1- 및 2-프로피닐, 1-, 2- 및 3-부티닐, 1-, 2-, 3- 및 4-펜티닐, 1-, 2-, 3-, 4- 및 5-헥시닐, 1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- 및 9-데시닐, 1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8-, 9-, 10- 및 11-도데시닐 및 1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8-, 9-, 10-, 11-, 12-, 13-, 14-, 15-, 16- 및 17-옥타데시닐;
에테닐, 1- 및 2-프로페닐, 1-, 2- 및 3-부테닐, 1-, 2-, 3- 및 4-펜테닐, 1-, 2-, 3-, 4- 및 5-헥세닐, 1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- 및 9-데세닐, 1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8-, 9-, 10- 및 11-도데세닐 및 1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8-, 9-, 10-, 11-, 12-, 13-, 14-, 15-, 16- 및 17-옥타데세닐;
메틸아미노, 에틸아미노, 프로필아미노, 이소프로필아미노, 부틸아미노, 이소부틸아미노, 펜틸아미노, 헥실아미노, 디메틸아미노, 메틸에틸아미노, 디에틸아미노, 디프로필아미노, 디이소프로필아미노, 디부틸아미노, 디이소부틸아미노, 디펜틸아미노, 디헥실아미노, 디시클로펜틸아미노, 디시클로헥실아미노, 디시클로헵틸아미노, 디페닐아미노 및 디벤질아미노;
포르밀아미노, 아세틸아미노, 프로피오닐아미노 및 벤조일아미노;
카르바모일, 메틸아미노카르보닐, 에틸아미노카르보닐, 프로필아미노카르보닐, 부틸아미노카르보닐, 펜틸아미노카르보닐, 헥실아미노카르보닐, 헵틸아미노카르보닐, 옥틸아미노카르보닐, 노닐아미노카르보닐, 데실아미노카르보닐 및 페닐아미노카르보닐;
아미노술포닐, N,N-디메틸아미노술포닐, N,N-디에틸아미노술포닐, N-메틸-N-에틸아미노술포닐, N-메틸-N-도데실아미노술포닐, N-도데실아미노술포닐, (N,N-디메틸아미노)에틸아미노술포닐, N,N-(프로폭시에틸)도데실아미노술포닐, N,N-디페닐아미노술포닐, N,N-(4-tert-부틸페닐)옥타데실아미노술포닐 및 N,N-비스(4-클로로페닐)아미노술포닐;
메톡시카르보닐, 에톡시카르보닐, 프로폭시카르보닐, 이소프로폭시카르보닐, 헥속시카르보닐, 도데실옥시카르보닐, 옥타데실옥시카르보닐, 페녹시카르보닐, (4-tert-부틸페녹시)카르보닐 및 (4-클로로페녹시)카르보닐;
메톡시술포닐, 에톡시술포닐, 프로폭시술포닐, 이소프로폭시술포닐, 부톡시술포닐, 이소부톡시술포닐, tert-부톡시술포닐, 헥속시술포닐, 도데실옥시술포닐, 옥타데실옥시술포닐, 페녹시술포닐, 1- 및 2-나프틸옥시술포닐, (4-tert-부틸페녹시)술포닐 및 (4-클로로페녹시)술포닐;
디페닐포스피노, 디(o-톨릴)포스피노 및 디페닐포스핀옥시도;
플루오린, 염소, 브로민 및 아이오딘;
페닐아조, 2-나프틸아조, 2-피리딜아조 및 2-피리미딜아조;
시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 2- 및 3-메틸시클로펜틸, 2- 및 3-에틸시클로펜틸, 시클로헥실, 2-, 3- 및 4-메틸시클로헥실, 2-, 3- 및 4-에틸시클로헥실, 3- 및 4-프로필시클로헥실, 3- 및 4-이소프로필시클로헥실, 3- 및 4-부틸시클로헥실, 3- 및 4-sec-부틸시클로헥실, 3- 및 4-tert-부틸시클로헥실, 시클로헵틸, 2-, 3- 및 4-메틸시클로헵틸, 2-, 3- 및 4-에틸시클로헵틸, 3- 및 4-프로필시클로헵틸, 3- 및 4-이소프로필시클로헵틸, 3- 및 4-부틸시클로헵틸, 3- 및 4-sec-부틸시클로헵틸, 3- 및 4-tert-부틸시클로헵틸, 시클로옥틸, 2-, 3-, 4- 및 5-메틸시클로옥틸, 2-, 3-, 4- 및 5-에틸시클로옥틸 및 3-, 4- 및 5-프로필시클로옥틸; 3- 및 4-히드록시시클로헥실, 3- 및 4-니트로시클로헥실 및 3- 및 4-클로로시클로헥실;
1-, 2- 및 3-시클로펜테닐, 1-, 2-, 3- 및 4-시클로헥세닐, 1-, 2- 및 3-시클로헵테닐 및 1-, 2-, 3- 및 4-시클로옥테닐;
2-디옥사닐, 1-모르폴리닐, 1-티오모르폴리닐, 2- 및 3-테트라히드로푸릴, 1-, 2- 및 3-피롤리디닐, 1-피페라질, 1-디케토피페라질 및 1-, 2-, 3- 및 4-피페리딜;
페닐, 2-나프틸, 2- 및 3-피릴, 2-, 3- 및 4-피리딜, 2-, 4- 및 5-피리미딜, 3-, 4- 및 5-피라졸릴, 2-, 4- 및 5-이미다졸릴, 2-, 4- 및 5-티아졸릴, 3-(1,2,4-트리아질), 2-(1,3,5-트리아질), 6-퀴날딜, 3-, 5-, 6- 및 8-퀴놀리닐, 2-벤족사졸릴, 2-벤조티아졸릴, 5-벤조티아디아졸릴, 2- 및 5-벤즈이미다졸릴 및 1- 및 5-이소퀴놀릴;
1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- 및 7-인돌릴, 1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- 및 7-이소인돌릴, 5-(4-메틸이소인돌릴), 5-(4-페닐이소인돌릴), 1-, 2-, 4-, 6-, 7- 및 8-(1,2,3,4-테트라히드로이소퀴놀리닐), 3-(5-페닐)-(1,2,3,4-테트라히드로이소퀴놀리닐), 5-(3-도데실)-(1,2,3,4-테트라히드로이소퀴놀리닐), 1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- 및 8-(1,2,3,4-테트라히드로퀴놀리닐) 및 2-, 3-, 4-, 5- ,6-, 7- 및 8-크로마닐, 2-, 4- 및 7-퀴놀리닐, 2-(4-페닐퀴놀리닐) 및 2-(5-에틸-퀴놀리닐);
2-, 3- 및 4-메틸페닐, 2,4-, 3,5- 및 2,6-디메틸페닐, 2,4,6-트리메틸페닐, 2-, 3- 및 4-에틸페닐, 2,4-, 3,5- 및 2,6-디에틸페닐, 2,4,6-트리에틸페닐, 2-, 3- 및 4-프로필페닐, 2,4-, 3,5- 및 2,6-디프로필페닐, 2,4,6-트리프로필페닐, 2-, 3- 및 4-이소프로필페닐, 2,4-, 3,5- 및 2,6-디이소프로필페닐, 2,4,6-트리이소프로필페닐, 2-, 3- 및 4-부틸페닐, 2,4-, 3,5- 및 2,6-디부틸페닐, 2,4,6-트리부틸페닐, 2-, 3- 및 4-이소부틸페닐, 2,4-, 3,5- 및 2,6-디이소부틸페닐, 2,4,6-트리이소부틸페닐, 2-, 3- 및 4-sec-부틸페닐, 2,4-, 3,5- 및 2,6-디-sec-부틸페닐 및 2,4,6-트리-sec-부틸페닐; 2-,3- 및 4-메톡시페닐, 2,4-, 3,5- 및 2,6-디메톡시페닐, 2,4,6-트리메톡시페닐, 2-,3- 및 4-에톡시페닐, 2,4-, 3,5- 및 2,6-디에톡시페닐, 2,4,6-트리에톡시페닐, 2-,3- 및 4-프로폭시페닐, 2,4-, 3,5- 및 2,6-디프로폭시페닐, 2-, 3- 및 4-이소프로폭시페닐, 2,4- 및 2,6-디이소프로폭시페닐 및 2-, 3- 및 4-부톡시페닐; 2-,3- 및 4-클로로페닐 및 2,4-, 3,5- 및 2,6-디클로로페닐; 2-, 3- 및 4-히드록시페닐 및 2,4-, 3,5- 및 2,6-디히드록시페닐; 2, 3- 및 4-시아노페닐; 3- 및 4-카르복시페닐; 3- 및 4-카르복스아미도페닐, 3- 및 4-N-메틸카르복스아미도페닐 및 3- 및 4-N-에틸카르복스아미도페닐; 3- 및 4-아세틸아미노페닐, 3- 및 4-프로피오닐아미노페닐 및 3- 및 4-부티릴아미노페닐; 3- 및 4-N-페닐아미노페닐, 3- 및 4-N-(o-톨릴)아미노페닐, 3- 및 4-N-(m-톨릴)아미노페닐 및 3- 및 4-(p-톨릴)아미노페닐; 3- 및 4-(2-피리딜)아미노페닐, 3- 및 4-(3-피리딜)아미노페닐, 3- 및 4-(4-피리딜)아미노페닐, 3- 및 4-(2-피리미딜)아미노페닐 및 4-(4-피리미딜)아미노페닐;
4-페닐아조페닐, 4-(1-나프틸아조)페닐, 4-(2-나프틸아조)페닐, 4-(4-나프틸아조)페닐, 4-(2-피리딜아조)페닐, 4-(3-피리딜아조)페닐, 4-(4-피리딜아조)페닐, 4-(2-피리미딜아조)페닐, 4-(4-피리미딜아조)페닐 및 4-(5-피리미딜아조)페닐;
페녹시, 페닐티오, 2-나프톡시, 2-나프틸티오, 2-, 3- 및 4-피리딜옥시, 2-, 3- 및 4-피리딜티오, 2-, 4- 및 5-피리미딜옥시 및 2-, 4- 및 5-피리미딜티오이다.
플루오린을 함유하는 라디칼의 구체적인 예는 하기 라디칼이다:
2,2,2-트리플루오로에틸, 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필, 2,2-디플루오로에틸, 2,2,2-트리플루오로-1-페닐에틸아민, 1-벤질-2,2,2-트리플루오로에틸, 2-브로모-2,2-디플루오로에틸, 2,2,2-트리플루오로-1-피리딘-2-일에틸, 2,2-디플루오로프로필, 2,2,2-트리플루오로-1-(4-메톡시페닐)에틸아민, 2,2,2-트리플루오로-1-페닐에틸아민, 2,2-디플루오로-1-페닐에틸아민, 1-(4-브로모-페닐)-2,2,2-트리플로오로에틸, 3-브로모-3,3-디플루오로프로필, 3,3,3-트리플루오로프로필아민, 3,3,3-트리플루오로-n-프로필, 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로데실, 3-(퍼플루오로옥틸)프로필, 펜타플루오로페닐, 2,3,5,6-테트라플루오로페닐, 4-시아노-(2,3,5,6)-테트라플루오로페닐, 4-카르복시-2,3,5,6-테트라플루오로페닐, 2,4-디플루오로페닐, 2,4,5-트리플루오로페닐, 2,4,6-트리플루오로페닐, 2,5-디플루오로페닐, 2-플루오로-5-니트로페닐, 2-플루오로-5-트리플루오로메틸페닐, 2-플루오로-5-메틸페닐, 2,6-디플루오로페닐, 4-카르복스아미도-2,3,5,6-테트라플루오로페닐, 2-브로모-4,6-디플루오로페닐, 4-브로모-2-플루오로페닐, 2,3-디플루오로페닐, 4-클로로-2-플루오로페닐, 2,3,4-트리플루오로페닐, 2-플루오로-4-아이오딘페닐, 4-브로모-2,3,5,6-테트라플루오로페닐, 2,3,6-트리플루오로페닐, 2-브로모-3,4,6-트리플루오로페닐, 2-브로모-4,5,6-트리플루오로페닐, 4-브로모-2,6-디플루오로페닐, 2,3,4,5-테트라플루오로페닐, 2,4-디플루오로-6-니트로페닐, 2-플루오로-4-니트로페닐, 2-클로로-6-플루오로페닐, 2-플루오로-4-메틸페닐, 3-클로로-2,4-디플루오로페닐, 2,4-디브로모-6-플루오로페닐, 3,5-디클로로-2,4-디플루오로페닐, 4-시아노-1-플루오로페닐, 1-클로로-4-플루오로페닐, 2-플루오로-3-트리플루오로메틸페닐, 2-트리플루오로메틸-6-플루오로페닐, 2,3,4,6-테트라플루오로페닐, 3-클로로-2-플루오로페닐, 5-클로로-2-플루오로페닐, 2-브로모-4-클로로-6-플루오로페닐, 2,3-디시아노-4,5,6-트리플루오로페닐, 2,4,5-트리플루오로-3-카르복시페닐, 2,3,4-트리플루오로-6-카르복시페닐, 2,3,5-트리플루오로페닐, 4-트리플루오로메틸-2,3,5,6-테트라플루오로페닐, 1-플루오로-5-카르복시페닐, 2-클로로-4,6-디플루오로페닐, 6-브로모-3-클로로-2,4-디플루오로페닐, 2,3,4-트리플루오로-6-니트로페닐, 2,5-디플루오로-4-시아노페닐, 2,5-디플루오로-4-트리플루오로메틸페닐, 2,3-디플루오로-6-니트로페닐, 4-트리플루오로메틸-2,3-디플루오로페닐, 2-브로모-4,6-디플루오로페닐, 4-브로모-2-플루오로페닐, 2-니트로테트라플루오로페닐, 2,2', 3,3', 4', 5,5', 6,6'-노나비페닐, 2-니트로-3,5,6-트리플루오로페닐, 2-브로모-6-플루오로페닐, 4-클로로-2-플루오로-6-요오도페닐, 2-플루오로-6-카르복시페닐, 2,4-디플루오로-3-트리플루오로페닐, 2-플루오로-4-트리플루오로페닐, 2-플루오로-4-카르복시페닐, 4-브로모-2,5-디플루오로페닐, 2,5-디브로모-3,4,6-트리플루오로페닐, 2-플루오로-5-메틸술포닐페닐, 5-브로모-2-플루오로페닐, 2-플루오로-4-히드록시메틸페닐, 3-플루오로-4-브로모메틸페닐, 2-니트로-4-트리플루오로메틸페닐, 4-트리플루오로메틸페닐, 2-브로모-4-트리플루오로메틸페닐, 2-브로모-6-클로로-4-(트리플루오로메틸)페닐, 2-클로로-4-트리플루오로메틸페닐, 3-니트로-4-(트리플루오로메틸)페닐, 2,6-디클로로-4-(트리플루오로메틸)페닐, 4-트리플루오로페닐, 2,6-디브로모-4-(트리플루오로메틸)페닐, 4-트리플루오로메틸2,3,5,6-테트라플루오로페닐, 3-플루오로-4-트리플루오로메틸페닐, 2,5-디플루오로-4-트리플루오로메틸페닐, 3,5-디플루오로-4-트리플루오로메틸페닐, 2,3-디플루오로-4-트리플루오로메틸페닐, 2,4-비스(트리플루오로메틸)페닐, 3-클로로-4-트리플루오로메틸페닐, 2-브로모-4,5-디(트리플루오로메틸)페닐, 5-클로로-2-니트로-4-(트리플루오로메틸)페닐, 2,4,6-트리스(트리플루오로메틸)페닐, 3,4-비스(트리플루오로메틸)페닐, 2-플루오로-3-트리플루오로메틸페닐, 2-아이오딘-4-트리플루오로메틸페닐, 2-니트로-4,5-비스(트리플루오로메틸)페닐, 2-메틸4-(트리플루오로메틸)페닐, 3,5-디클로로-4-(트리플루오로메틸)페닐, 2,3,6-트리클로로-4-(트리플루오로메틸)페닐, 4-(트리플루오로메틸)벤질, 2-플루오로-4-(트리플루오로메틸)벤질, 3-플루오로-4-(트리플루오로메틸)벤질, 3-클로로-4-(트리플루오로메틸)벤질, 4-플루오로페네틸, 3-(트리플루오로메틸)페네틸, 2-클로로-6-플루오로페네틸, 2,6-디클로로페네틸, 3-플루오로페네틸, 2-플루오로페네틸, (2-트리플루오로메틸)페네틸, 4-플루오로페네틸, 3-플루오로페네틸, 4-트리플루오로메틸페네틸, 2,3-디플루오로페네틸, 3,4-디플루오로페네틸, 2,4-디플루오로페네틸, 2,5-디플루오로페네틸, 3,5-디플루오로페네틸, 2,6-디플루오로페네틸, 4-(4-플루오로페닐)페네틸, 3,5-디(트리플루오로메틸)페네틸, 펜타플루오로페네틸, 2,4-디(트리플루오로메틸)페네틸, 2-니트로-4-(트리플루오로메틸)페네틸, (2-플루오로-3-트리플루오로메틸)페네틸, (2-플루오로-5-트리플루오로메틸)페네틸, (3-플루오로-5-트리플루오로메틸)페네틸, (4-플루오로-2-트리플루오로메틸)페네틸, (4-플루오로-3-트리플루오로메틸)페네틸, (2-플루오로-6-트리플루오로메틸)페네틸, (2,3,6-트리플루오로)페네틸, (2,4,5-트리플루오로)페네틸, (2,4,6-트리플루오로)페네틸, (2,3,4-트리플루오로)페네틸, (3,4,5-트리플루오로)페네틸, (2,3,5-트리플루오로)페네틸, (2-클로로-5-플루오로)페네틸, (3-플루오로-4-트리플루오로메틸)페네틸, (2-클로로-5-트리플루오로메틸)페네틸, (2-플루오로-3-클로로-5-트리플루오로메틸)페네틸, (2-플루오로-3-클로로)페네틸, (4-플루오로-3-클로로)페네틸, (2-플루오로-4-클로로)페네틸, (2,3-디플루오로-4-메틸)페네틸-, 2,6-디플루오로-3-클로로페네틸, (2,6-디플루오로-3-메틸)페네틸, (2-트리플루오로메틸-5-클로로)페네틸, (6-클로로-2-플루오로-5-메틸)페네틸, (2,4-디클로로-5-플루오로)페네틸, 5-클로로-2-플루오로페네틸, (2,5-디플루오로-6-클로로)페네틸, (2,3,4,5-테트라플루오로)페네틸, (2-플루오로-4-트리플루오로메틸)페네틸, 2,3-(디플루오로-4-트리플루오로메틸)페네틸, (2,5-디(트리플루오로메틸))페네틸, 2-플루오로-3,5-디브로모페네틸, (3-플루오로-4-니트로)페네틸, (2-브로모-4-트리플루오로메틸)페네틸, 2-(브로모-5-플로오로)페네틸, (2,6-디플루오로-4-브로모)페네틸, (2,6-디플루오로-4-클로로)페네틸, (3-클로로-5-플루오로)페네틸, (2-브로모-5-트리플루오로메틸)페네틸 등.
화학식 I의 화합물에서, R1 라디칼과 R2 라디칼은 동일하거나 상이한 정의를 가질 수 있다. 바람직한 실시양태에서, R1 라디칼과 R2 라디칼은 동일한 정의를 갖는다.
화학식 I의 화합물에서, R3 라디칼과 R4 라디칼은 동일하거나 상이한 정의를 가질 수 있다. 바람직한 실시양태에서, R3 라디칼과 R4 라디칼은 동일한 정의를 갖는다.
바람직한 실시양태에서, 라디칼 R1, R2, R3 및 R4 중 하나 이상은 하기 라디칼에서 선택된다:
<화학식 A.1>
Figure pct00008
<화학식 A.2>
Figure pct00009
<화학식 A.3>
Figure pct00010
<화학식 A.4>
Figure pct00011
<화학식 A.5>
Figure pct00012
<화학식 A.6>
Figure pct00013
<화학식 A.7>
Figure pct00014
<화학식 A.8>
Figure pct00015
<화학식 A.9>
Figure pct00016
<화학식 A.10>
Figure pct00017
<화학식 A.11>
Figure pct00018
<화학식 A.12>
Figure pct00019
<화학식 A.13>
Figure pct00020
<화학식 A.14>
Figure pct00021
<화학식 A.15>
Figure pct00022
<화학식 A.16>
Figure pct00023
상기 식에서,
#는 질소 원자에 대한 결합 부위를 나타내고,
A는, 존재하는 경우에, -O- 및 -S-에서 선택되는 하나 이상의 비-인접기가 개재될 수 있는 C1-C10-알킬렌기이고,
y는 0 또는 1이고,
화학식 A.5, A.8, A.11 및 A.14에서, 잔기 Rh는 서로 독립적으로 C1-C30-알킬, C1-C30-플루오로알킬, 플루오린, 염소, 브로민, NE1E2, 니트로 및 시아노로부터 선택되고, 여기서 E1 및 E2는 서로 독립적으로 수소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤타릴이고,
화학식 A.6, A.7, A.9, A.10, A.12, A.13, A.15 및 A.16에서, 잔기 Ri는 서로 독립적으로 C1-C30-알킬에서 선택되고,
x는 화학식 A.5, A.6 및 A.7에서 1, 2, 3, 4 또는 5이고,
화학식 A.8, A.9 및 A.10에서 1, 2, 3 또는 4이고,
화학식 A.11, A.12 및 A.13에서 1, 2 또는 3이고,
화학식 A.14, A.15 및 A.16에서 1 또는 2이다.
화학식 I의 화합물의 바람직한 실시양태에서, 라디칼 R1 및 R2는 독립적으로 화학식 A.1 내지 A.16의 라디칼에서 선택된다. 특히, R1과 R2는 동일한 의미를 갖고 화학식 A.1 내지 A.16의 라디칼에서 선택된다.
화학식 I의 화합물의 추가의 바람직한 실시양태에서, 라디칼 R3 및 R4는 독립적으로 화학식 A.1 내지 A.16의 라디칼에서 선택된다. 특히, R3과 R4는 동일한 의미를 갖고 화학식 A.1 내지 A.16의 라디칼에서 선택된다.
바람직하게는, 화학식 A.5, A.8, A.11 및 A.14에서, Rh 라디칼은 C1-C12-알킬 또는 C1-C12-플루오로알킬에서 선택된다. 특히, 화학식 A.5, A.8, A.11 및 A.14에서, Rh 라디칼은 C1-C4-알킬 또는 C1-C4-플루오로알킬에서 선택된다.
바람직하게는, 화학식 A.6, A.7, A.9, A.10, A.12, A.13, A.15 및 A.16에서, Ri 라디칼은 C1-C12-알킬에서 선택된다.
바람직한 실시양태에서, 화학식 I의 화합물에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 화학식 A.5의 라디칼에서 선택된다. 바람직하게는, R1 및 R2는 각각 독립적으로 페닐-(C1-C30)-알킬기에서 선택되고, 여기서 페닐알킬기의 벤젠 고리는 독립적으로 F, Cl, Br, CN, C1-C30-알킬 및 퍼플루오로-C1-C30-알킬에서 선택되는 1, 2, 3, 4 또는 5개의 치환기를 갖고, 페닐알킬기는 페닐알킬기의 알킬 잔기를 통해 이미드 질소 원자에 결합된다.
보다 바람직하게는, R1과 R2는 동일한 의미를 갖고, 페닐-(C1-C30)-알킬기에서 선택되고, 여기서 페닐알킬기의 벤젠 고리는 독립적으로 F, Cl, Br, CN, C1-C30-알킬 및 퍼플루오로-C1-C30-알킬에서 선택되는 1, 2, 3, 4 또는 5개의 치환기를 갖는다. 특히, R1과 R2는 동일한 의미를 갖고, 페닐-(C1-C4)-알킬기에서 선택되고, 여기서 페닐알킬기의 벤젠 고리는 독립적으로 F, Cl, Br, CN, C1-C30-알킬 및 퍼플루오로-C1-C12-알킬에서 선택되는 1, 2, 3, 4 또는 5개의 치환기를 갖는다.
바람직한 화학식 A.1의 라디칼의 예는 하기 표 1에서 언급된다. 바람직한 실시양태에서, 화학식 I의 화합물에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 하기 표 1에서 언급되는 화학식 A.1의 라디칼에서 선택된다. 특히, R1와 R2는 동일한 의미를 갖고, 하기 표 1에서 언급되는 화학식 A.1의 라디칼에서 선택된다. 추가의 바람직한 실시양태에서, 화학식 I의 화합물에서, R3 및 R4는 각각 독립적으로 하기 표 1에서 언급되는 화학식 A.1의 라디칼에서 선택된다. 특히, R3과 R4는 동일한 의미를 갖고, 하기 표 1에서 언급되는 화학식 A.1의 라디칼에서 선택된다.
표 1(바람직한 화학식 A.1의 라디칼):
Figure pct00024
바람직한 화학식 A.5의 라디칼의 예는 하기 표 2에서 언급된다. 바람직한 실시양태에서, 화학식 I의 화합물에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 하기 표 2에서 언급되는 화학식 A.5의 라디칼에서 선택된다. 특히, R1과 R2는 동일한 의미를 갖고, 하기 표 2에서 언급되는 화학식 A.5의 라디칼에서 선택된다. 추가의 바람직한 실시양태에서, 화학식 I의 화합물에서, R3 및 R4는 각각 독립적으로 하기 표 2에서 언급되는 화학식 A.5의 라디칼에서 선택된다. 특히, R3과 R4는 동일한 의미를 갖고, 하기 표 2에서 언급되는 화학식 A.5의 라디칼에서 선택된다.
표 2(바람직한 화학식 A.5의 라디칼):
Figure pct00025
바람직한 실시양태에서, 라디칼 R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 및 R12 중 하나 이상은 하기 라디칼에서 선택된다:
<화학식 B.1>
Figure pct00026
<화학식 B.2>
Figure pct00027
<화학식 B.3>
Figure pct00028
<화학식 B.4>
Figure pct00029
<화학식 B.5>
Figure pct00030
<화학식 B.6>
Figure pct00031
<화학식 B.7>
Figure pct00032
<화학식 B.8>
Figure pct00033
<화학식 B.9>
Figure pct00034
<화학식 B.10>
Figure pct00035
<화학식 B.11>
Figure pct00036
<화학식 B.12>
Figure pct00037
<화학식 B.13>
Figure pct00038
<화학식 B.14>
Figure pct00039
<화학식 B.15>
Figure pct00040
<화학식 B.16>
Figure pct00041
상기 식에서,
#는 질소 원자에 대한 결합 부위를 나타내고,
B는, 존재하는 경우에, -O-, -S-, 또는 -O- 및 -S-에서 선택되는 하나 이상의 비-인접기가 개재되고/거나 그에 의해 종결될 수 있는 C1-C10-알킬렌에서 선택되는 2가 가교기이고,
q는 0 또는 1이고,
화학식 B.5, B.8, B.11 및 B.14에서, 잔기 Re는 서로 독립적으로 C1-C30-알킬, C1-C30-플루오로알킬, 플루오린, 염소, 브로민, NE1E2, 니트로 및 시아노로부터 선택되고, 여기서 E1 및 E2는 서로 독립적으로 수소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤타릴이고,
화학식 B.6, B.7, B.9, B.10, B.12, B.13, B.15 및 B.16에서, 잔기 Rf는 서로 독립적으로 C1-C30-알킬에서 선택되고,
p는 화학식 B.5, B.6 및 B.7에서 1, 2, 3, 4 또는 5이고,
화학식 B.8, B.9 및 B.10에서 1, 2, 3 또는 4이고,
화학식 B.11, B.12 및 B.13에서 1, 2 또는 3이고,
화학식 B.14, B.15 및 B.16에서 1 또는 2이다.
바람직한 화학식 B.1의 라디칼의 예는 하기 표 3에서 언급된다. 바람직한 실시양태에서, 화학식 I의 화합물에서, 라디칼 R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 및 R12 중 하나 이상은 하기 표 3에서 언급되는 화학식 B.1의 라디칼에서 선택된다.
표 3(바람직한 화학식 B.1의 라디칼):
Figure pct00042
바람직한 화학식 B.5의 라디칼의 예는 하기 표 4에서 언급된다. 바람직한 실시양태에서, 화학식 I의 화합물에서, 라디칼 R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 및 R12 중 하나 이상은 하기 표 4에서 언급되는 화학식 B.5의 라디칼에서 선택된다.
표 4(바람직한 화학식 B.5의 라디칼):
Figure pct00043
Figure pct00044
Figure pct00045
바람직한 실시양태에서, 라디칼 R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 및 R12 중 하나 이상은 선형 C1-C30-알킬 라디칼이다. 바람직한 선형 알킬기는 메틸, 에틸, n-프로필, n-부틸, n-펜틸, n-헥실, n-헵틸, n-옥틸, n-노닐, n-데실, n-운데실, n-도데실, n-트리데실, n-테트라데실, n-헥사데실, n-옥타데실 및 n-에이코실이다.
바람직한 실시양태에서, 라디칼 R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 및 R12 중 하나 이상은 분지형 C3-C30-알킬 라디칼이다.
바람직하게는 라디칼 R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 및 R12 중 하나 이상은 하기 화학식 C의 라디칼에서 선택된다:
<화학식 C>
Figure pct00046
상기 식에서,
#는 결합 부위이고,
m은 0 또는 1이고,
Rd 및 Re는 독립적으로 C1- 내지 C30-알킬에서 선택된다.
바람직하게는, 화학식 C에서, Rd 및 Re는 독립적으로 C1- 내지 C20-알킬, 특히 C1- 내지 C12-알킬에서 선택된다.
바람직하게는, 화학식 C에서, 화학식 C의 라디칼의 탄소 원자들의 합은 3 내지 55, 보다 바람직하게는 4 내지 40, 특히 5 내지 30의 정수이다.
첫 번째 실시양태에서, 화학식 C에서 m은 0이다. 바람직하게는, 라디칼 R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 및 R12 중 하나 이상은 하기 화학식 C1의 라디칼에서 선택된다:
<화학식 C1>
Figure pct00047
상기 식에서,
#는 결합 부위이고,
Rd 및 Re는 독립적으로 C1- 내지 C28-알킬에서 선택되고, 여기서 Rd 및 Re 라디칼의 탄소 원자들의 합은 2 내지 29의 정수이다.
화학식 I의 화합물의 바람직한 실시양태에서, 라디칼 R1 및 R2는 독립적으로 화학식 C의 라디칼에서 선택된다. 특히, R1과 R2는 동일한 의미를 갖고 화학식 C의 라디칼에서 선택된다.
화학식 I의 화합물의 추가의 바람직한 실시양태에서, 라디칼 R1 및 R2는 독립적으로 화학식 C1의 라디칼에서 선택된다. 특히, R1과 R2는 동일한 의미를 갖고 화학식 C1의 라디칼에서 선택된다.
화학식 I의 화합물의 추가의 바람직한 실시양태에서, 라디칼 R3 및 R4는 독립적으로 화학식 C의 라디칼에서 선택된다. 특히, R3과 R4는 동일한 의미를 갖고 화학식 C의 라디칼에서 선택된다.
화학식 I의 화합물의 추가의 바람직한 실시양태에서, 라디칼 R3 및 R4는 독립적으로 화학식 C1의 라디칼에서 선택된다. 특히, R3과 R4는 동일한 의미를 갖고 화학식 C1의 라디칼에서 선택된다.
바람직하게는, 화학식 C1에서, Rd 및 Re 라디칼은 C1- 내지 C12-알킬, 특히 C1- 내지 C8-알킬에서 선택된다.
바람직한 화학식 C1의 라디칼은
1-에틸프로필, 1-메틸프로필, 1-프로필부틸, 1-에틸부틸, 1-메틸부틸, 1-부틸펜틸, 1-프로필펜틸, 1-에틸펜틸, 1-메틸펜틸, 1-펜틸헥실, 1-부틸헥실, 1-프로필헥실, 1-에틸헥실, 1-메틸헥실, 1-헥실헵틸, 1-펜틸헵틸, 1-부틸헵틸, 1-프로필헵틸, 1-에틸헵틸, 1-메틸헵틸, 1-헵틸옥틸, 1-헥실옥틸, 1-펜틸옥틸, 1-부틸옥틸, 1-프로필옥틸, 1-에틸옥틸, 1-메틸옥틸, 1-옥틸노닐, 1-헵틸노닐, 1-헥실노닐, 1-펜틸노닐, 1-부틸노닐, 1-프로필노닐, 1-에틸노닐, 1-메틸노닐, 1-노닐데실, 1-옥틸데실, 1-헵틸데실, 1-헥실데실, 1-펜틸데실, 1-부틸데실, 1-프로필데실, 1-에틸데실, 1-메틸데실, 1-데실운데실, 1-노닐운데실, 1-옥틸운데실, 1-헵틸운데실, 1-헥실운데실, 1-펜틸운데실, 1-부틸운데실, 1-프로필운데실, 1-에틸운데실, 1-메틸운데실, 1-운데실도데실, 1-데실도데실, 1-노닐데실, 1-옥틸도데실, 1-헵틸도데실, 1-헥실도데실, 1-펜틸도데실, 1-부틸도데실, 1-프로필도데실, 1-에틸도데실, 1-메틸도데실, 1-도데실트리데실, 1-운데실트리데실, 1-데실트리데실, 1-노닐트리데실, 1-옥틸트리데실, 1-헵틸트리데실, 1-헥실트리데실, 1-펜틸트리데실, 1-부틸트리데실, 1-프로필트리데실, 1-에틸트리데실, 1-메틸트리데실, 1-트리데실테트라데실, 1-운데실테트라데실, 1-데실테트라데실, 1-노닐테트라데실, 1-옥틸테트라데실, 1-헵틸테트라데실, 1-헥실테트라데실, 1-펜틸테트라데실, 1-부틸테트라데실, 1-프로필테트라데실, 1-에틸테트라데실, 1-메틸테트라데실, 1-펜타데실헥사데실, 1-테트라데실헥사데실, 1-트리데실헥사데실, 1-도데실헥사데실, 1-운데실헥사데실, 1-데실헥사데실, 1-노닐헥사데실, 1-옥틸헥사데실, 1-헵틸헥사데실, 1-헥실헥사데실, 1-펜틸헥사데실, 1-부틸헥사데실, 1-프로필헥사데실, 1-에틸헥사데실, 1-메틸헥사데실, 1-헥사데실옥타데실, 1-펜타데실옥타데실, 1-테트라데실옥타데실, 1-트리데실옥타데실, 1-도데실옥타데실, 1-운데실옥타데실, 1-데실옥타데실, 1-노닐옥타데실, 1-옥틸옥타데실, 1-헵틸옥타데실, 1-헥실옥타데실, 1-펜틸옥타데실, 1-부틸옥타데실, 1-프로필옥타데실, 1-에틸옥타데실, 1-메틸옥타데실, 1-노나데실에이코실, 1-옥타데실에이코사닐, 1-헵타데실에이코사닐, 1-헥사데실에이코사닐, 1-펜타데실에이코사닐, 1-테트라데실에이코사닐, 1-트리데실에이코사닐, 1-도데실에이코사닐, 1-운데실에이코사닐, 1-데실에이코사닐, 1-노닐에이코사닐, 1-옥틸에이코사닐, 1-헵틸에이코사닐, 1-헥실에이코사닐, 1-펜틸에이코사닐, 1-부틸에이코사닐, 1-프로필에이코사닐, 1-에틸에이코사닐, 1-메틸에이코사닐, 1-에이코사닐도코사닐, 1-노나데실도코사닐, 1-옥타데실도코사닐, 1-헵타데실도코사닐, 1-헥사데실도코사닐, 1-펜타데실도코사닐, 1-테트라데실도코사닐, 1-트리데실도코사닐, 1-운데실도코사닐, 1-데실도코사닐, 1-노닐도코사닐, 1-옥틸도코사닐, 1-헵틸도코사닐, 1-헥실도코사닐, 1-펜틸도코사닐, 1-부틸도코사닐, 1-프로필도코사닐, 1-에틸도코사닐, 1-메틸도코사닐, 1-트리코사닐테트라코사닐, 1-도코사닐테트라코사닐, 1-노나데실테트라코사닐, 1-옥타데실테트라코사닐, 1-헵타데실테트라코사닐, 1-헥사데실테트라코사닐, 1-펜타데실테트라코사닐, 1-펜타데실테트라코사닐, 1-테트라데실테트라코사닐, 1-트리데실테트라코사닐, 1-도데실테트라코사닐, 1-운데실테트라코사닐, 1-데실테트라코사닐, 1-노닐테트라코사닐, 1-옥틸테트라코사닐, 1-헵틸테트라코사닐, 1-헥실테트라코사닐, 1-펜틸테트라코사닐, 1-부틸테트라코사닐, 1-프로필테트라코사닐, 1-에틸테트라코사닐, 1-메틸테트라코사닐, 1-헵타코사닐옥타코사닐, 1-헥사코사닐옥타코사닐, 1-펜타코사닐옥타코사닐, 1-테트라코사닐옥타코사닐, 1-트리코사닐옥타코사닐, 1-도코사닐옥타코사닐, 1-노나데실옥타코사닐, 1-옥타데실옥타코사닐, 1-헵타데실옥타코사닐, 1-헥사데실옥타코사닐, 1-헥사데실옥타코사닐, 1-펜타데실옥타코사닐, 1-테트라데실옥타코사닐, 1-트리데실옥타코사닐, 1-도데실옥타코사닐, 1-운데실옥타코사닐, 1-데실옥타코사닐, 1-노닐옥타코사닐, 1-옥틸옥타코사닐, 1-헵틸옥타코사닐, 1-헥실옥타코사닐, 1-펜틸옥타코사닐, 1-부틸옥타코사닐, 1-프로필옥타코사닐, 1-에틸옥타코사닐, 1-메틸옥타코사닐이다.
특히 바람직한 화학식 C1의 라디칼은
1-메틸에틸, 1-메틸프로필, 1-메틸부틸, 1-메틸펜틸, 1-메틸헥실, 1-메틸헵틸, 1-메틸옥틸, 1-에틸프로필, 1-에틸부틸, 1-에틸펜틸, 1-에틸헥실, 1-에틸헵틸, 1-에틸옥틸, 1-프로필부틸, 1-프로필펜틸, 1-프로필헥실, 1-프로필헵틸, 1-프로필옥틸, 1-부틸펜틸, 1-부틸헥실, 1-부틸헵틸, 1-부틸옥틸, 1-펜틸헥실, 1-펜틸헵틸, 1-펜틸옥틸, 1-헥실헵틸, 1-헥실옥틸, 1-헵틸옥틸이다.
두 번째 실시양태에서, 화학식 C에서, m은 1이다. 바람직한, m이 1인 화학식 C의 라디칼은
2-메틸프로필, 2-에틸부틸, 2-메틸부틸, 2-프로필펜틸, 2-에틸펜틸, 2-메틸펜틸, 2-부틸헥실, 2-프로필헥실, 2-에틸헥실, 2-메틸헥실, 2-펜틸헵틸, 2-부틸헵틸, 2-프로필헵틸, 2-에틸헵틸, 2-메틸헵틸, 2-헥실옥틸, 2-펜틸옥틸, 2-부틸옥틸, 2-프로필옥틸, 2-에틸옥틸, 2-메틸옥틸, 2-헵틸노닐, 2-헥실노닐, 2-펜틸노닐, 2-부틸노닐, 2-프로필노닐, 2-에틸노닐, 2-메틸노닐, 2-옥틸데실, 2-헵틸데실, 2-헥실데실, 2-펜틸데실, 2-부틸데실, 2-프로필데실, 2-에틸데실, 2-메틸데실, 2-노닐운데실, 2-옥틸운데실, 2-헵틸운데실, 2-헥실운데실, 2-펜틸운데실, 2-부틸운데실, 2-프로필운데실, 2-에틸운데실, 2-메틸운데실, 2-데실도데실, 2-노닐데실, 2-옥틸도데실, 2-헵틸도데실, 2-헥실도데실, 2-펜틸도데실, 2-부틸도데실, 2-프로필도데실, 2-에틸도데실, 2-메틸도데실, 2-운데실트리데실, 2-데실트리데실, 2-노닐트리데실, 2-옥틸트리데실, 2-헵틸트리데실, 2-헥실트리데실, 2-펜틸트리데실, 2-부틸트리데실, 2-프로필트리데실, 2-에틸트리데실, 2-메틸트리데실, 2-운데실테트라데실, 2-데실테트라데실, 2-노닐테트라데실, 2-옥틸테트라데실, 2-헵틸테트라데실, 2-헥실테트라데실, 2-펜틸테트라데실, 2-부틸테트라데실, 2-프로필테트라데실, 2-에틸테트라데실, 2-메틸테트라데실, 2-테트라데실헥사데실, 2-트리데실헥사데실, 2-도데실헥사데실, 2-운데실헥사데실, 2-데실헥사데실, 2-노닐헥사데실, 2-옥틸헥사데실, 2-헵틸헥사데실, 2-헥실헥사데실, 2-펜틸헥사데실, 2-부틸헥사데실, 2-프로필헥사데실, 2-에틸헥사데실, 2-메틸헥사데실, 2-헥사데실옥타데실, 2-펜타데실옥타데실, 2-테트라데실옥타데실, 2-트리데실옥타데실, 2-도데실옥타데실, 2-운데실옥타데실, 2-데실옥타데실, 2-노닐옥타데실, 2-옥틸옥타데실, 2-헵틸옥타데실, 2-헥실옥타데실, 2-펜틸옥타데실, 2-부틸옥타데실, 2-프로필옥타데실, 2-에틸옥타데실, 2-메틸옥타데실, 2-옥타데실에이코사닐, 2-헵타데실에이코사닐, 2-헥사데실에이코사닐, 2-펜타데실에이코사닐, 2-테트라데실에이코사닐, 2-트리데실에이코사닐, 2-도데실에이코사닐, 2-운데실에이코사닐, 2-데실에이코사닐, 2-노닐에이코사닐, 2-옥틸에이코사닐, 2-헵틸에이코사닐, 2-헥실에이코사닐, 2-펜틸에이코사닐, 2-부틸에이코사닐, 2-프로필에이코사닐, 2-에틸에이코사닐, 2-메틸에이코사닐, 2-에이코사닐도코사닐, 2-노나데실도코사닐, 2-옥타데실도코사닐, 2-헵타데실도코사닐, 2-헥사데실도코사닐, 2-펜타데실도코사닐, 2-테트라데실도코사닐, 2-트리데실도코사닐, 2-운데실도코사닐, 2-데실도코사닐, 2-노닐도코사닐, 2-옥틸도코사닐, 2-헵틸도코사닐, 2-헥실도코사닐, 2-펜틸도코사닐, 2-부틸도코사닐, 2-프로필도코사닐, 2-에틸도코사닐, 2-메틸도코사닐, 2-도코사닐테트라코사닐, 2-노나데실테트라코사닐, 2-옥타데실테트라코사닐, 2-헵타데실테트라코사닐, 2-헥사데실테트라코사닐, 2-펜타데실테트라코사닐, 2-펜타데실테트라코사닐, 2-테트라데실테트라코사닐, 2-트리데실테트라코사닐, 2-도데실테트라코사닐, 2-운데실테트라코사닐, 2-데실테트라코사닐, 2-노닐테트라코사닐, 2-옥틸테트라코사닐, 2-헵틸테트라코사닐, 2-헥실테트라코사닐, 2-펜틸테트라코사닐, 2-부틸테트라코사닐, 2-프로필테트라코사닐, 2-에틸테트라코사닐, 2-메틸테트라코사닐, 2-헥사코사닐옥타코사닐, 2-펜타코사닐옥타코사닐, 2-테트라코사닐옥타코사닐, 2-트리코사닐옥타코사닐, 2-도코사닐옥타코사닐, 2-노나데실옥타코사닐, 2-옥타데실옥타코사닐, 2-헵타데실옥타코사닐, 2-헥사데실옥타코사닐, 2-헥사데실옥타코사닐, 2-펜타데실옥타코사닐, 2-테트라데실옥타코사닐, 2-트리데실옥타코사닐, 2-도데실옥타코사닐, 2-운데실옥타코사닐, 2-데실옥타코사닐, 2-노닐옥타코사닐, 2-옥틸옥타코사닐, 2-헵틸옥타코사닐, 2-헥실옥타코사닐, 2-펜틸옥타코사닐, 2-부틸옥타코사닐, 2-프로필옥타코사닐, 2-에틸옥타코사닐, 2-메틸옥타코사닐이다.
바람직한, m이 1인 화학식 C의 라디칼의 예는 2-에틸헥실, 2-에틸헵틸, 2-에틸옥틸, 2-에틸노닐 및 2-에틸데실이다.
화학식 I의 화합물의 바람직한 실시양태에서, 라디칼 R1 및 R2는 m이 1인 화학식 C의 라디칼 중에서 독립적으로 선택된다. 특히, R1과 R2는 동일한 의미를 갖고, m이 1인 화학식 C의 라디칼에서 선택된다. 특히, R1과 R2는 동일한 의미를 갖고, 둘 다는 2-에틸헥실, 2-에틸헵틸, 2-에틸옥틸, 2-에틸노닐 또는 2-에틸데실이다.
화학식 I의 화합물의 바람직한 실시양태에서, 라디칼 R3 및 R4는 m이 1인 화학식 C의 라디칼 중에서 독립적으로 선택된다. 특히, R3과 R4는 동일한 의미를 갖고, m이 1인 화학식 C의 라디칼에서 선택된다. 특히, R3과 R4는 동일한 의미를 갖고, 둘 다 2-에틸헥실, 2-에틸헵틸, 2-에틸옥틸, 2-에틸노닐 또는 2-에틸데실이다.
바람직하게는, 라디칼 R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 및 R12 중 하나 이상은 퍼플루오로-C1-C30-알킬, 1H,1H-퍼플루오로-C2-C30-알킬 또는 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로-C3-C30-알킬에서 선택된다.
바람직하게는, 화학식 I의 화합물에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 퍼플루오로-C1-C30-알킬에서 선택된다. 보다 바람직하게는, R1과 R2는 동일한 의미를 갖고 둘 다 퍼플루오로-C1-C30-알킬이다.
추가로 바람직하게는, 화학식 I의 화합물에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 1H,1H-퍼플루오로-C2-C30-알킬에서 선택된다. 보다 바람직하게는, R1과 R2는 동일한 의미를 갖고 둘 다 1H,1H-퍼플루오로-C2-C30-알킬이다.
추가로 바람직하게는, 화학식 I의 화합물에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로-C3-C30-알킬에서 선택된다. 보다 바람직하게는, R1과 R2는 동일한 의미를 갖고 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로-C3-C30-알킬이다.
바람직한 실시양태에서, R1 및 R2 라디칼은 각각 독립적으로 퍼플루오로-C1-C20-알킬 또는 1H,1H-퍼플루오로-C2-C20-알킬 또는 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로-C3-C20-알킬이다.
특히, R1 및 R2 라디칼은 각각 독립적으로 퍼플로오로-C1-C10-알킬 또는 1H,1H-퍼플루오로-C2-C10-알킬 또는 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로-C3-C10-알킬이다.
바람직한 실시양태에서, 라디칼 R1 및 R2 중 하나 이상은 CF3, C2F5, n-C3F7, n-C4F9, n-C5F11, n-C6F13, CF(CF3)2, C(CF3)3, CF2CF(CF3)2, CF(CF3)(C2F5), CH2-CF3, CH2-C2F5, CH2-(n-C3F7), CH2-(n-C4F9), CH2-(n-C5F11), CH2-(n-C6F13), CH2-CF(CF3)2, CH2-C(CF3)3, CH2-CF2CF(CF3)2, CH2-CF(CF3)(C2F5), CH2-CH2-CF3, CH2-CH2-C2F5, CH2-CH2-(n-C3F7), CH2-CH2-(n-C4F9), CH2-CH2-(n-C5F11), CH2-CH2-(n-C6F13), CH2-CH2-CF(CF3)2, CH2-CH2-C(CF3)3, CH2-CH2-CF2CF(CF3)2 및 CH2-CH2-CF(CF3)(C2F5)에서 선택된다.
특정한 실시양태에서, 상기에서 언급된 플루오린화 라디칼 R1과 R2는 동일한 의미를 갖는다.
R1 및 R2는 바람직하게는 둘 다 CH2-CF3, CH2-C2F5 또는 CH2-(n-C3F7)이다.
바람직하게는, R1과 R2는 동일한 의미를 갖고 둘 다 2-에틸헥실, 2-에틸헵틸, 2-에틸옥틸, 2-에틸노닐 또는 2-에틸데실이다.
바람직하게는, 화학식 I의 화합물에서, R3 및 R4는 각각 독립적으로 퍼플루오로-C1-C30-알킬에서 선택된다. 보다 바람직하게는, R3과 R4는 동일한 의미를 갖고 둘 다 퍼플루오로-C1-C30-알킬이다.
추가로 바람직하게는, 화학식 I의 화합물에서, R3 및 R4는 각각 독립적으로 1H,1H-퍼플루오로-C2-C30-알킬에서 선택된다. 보다 바람직하게는, R1과 R2는 동일한 의미를 갖고 둘 다 1H,1H-퍼플루오로-C2-C30-알킬이다.
추가로 바람직하게는, 화학식 I의 화합물에서, R3 및 R4는 각각 독립적으로 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로-C3-C30-알킬에서 선택된다. 보다 바람직하게는, R1과 R2는 동일한 의미를 갖고 둘 다 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로-C3-C30-알킬이다.
바람직한 실시양태에서, R3 및 R4 라디칼은 각각 독립적으로 퍼플로오로-C1-C20-알킬 또는 1H,1H-퍼플루오로-C2-C20-알킬 또는 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로-C3-C20-알킬이다.
특히, R3 및 R4 라디칼은 각각 독립적으로 퍼플로오로-C1-C10-알킬 또는 1H,1H-퍼플루오로-C2-C10-알킬 또는 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로-C3-C10-알킬이다.
바람직한 실시양태에서, 라디칼 R3 및 R4 중 하나 이상은 CF3, C2F5, n-C3F7, n-C4F9, n-C5F11, n-C6F13, CF(CF3)2, C(CF3)3, CF2CF(CF3)2, CF(CF3)(C2F5), CH2-CF3, CH2-C2F5, CH2-(n-C3F7), CH2-(n-C4F9), CH2-(n-C5F11), CH2-(n-C6F13), CH2-CF(CF3)2, CH2-C(CF3)3, CH2-CF2CF(CF3)2, CH2-CF(CF3)(C2F5), CH2-CH2-CF3, CH2-CH2-C2F5, CH2-CH2-(n-C3F7), CH2-CH2-(n-C4F9), CH2-CH2-(n-C5F11), CH2-CH2-(n-C6F13), CH2-CH2-CF(CF3)2, CH2-CH2-C(CF3)3, CH2-CH2-CF2CF(CF3)2 및 CH2-CH2-CF(CF3)(C2F5)에서 선택된다.
특정한 실시양태에서, 상기에서 언급된 플루오린화 라디칼 R3과 R4는 동일한 의미를 갖는다.
R3 및 R4는 바람직하게는 둘 다 CH2-CF3, CH2-C2F5 또는 CH2-(n-C3F7)이다.
바람직하게는, R3과 R4는 동일한 의미를 갖고 둘 다 2-에틸헥실, 2-에틸헵틸, 2-에틸옥틸, 2-에틸노닐 또는 2-에틸데실이다.
바람직한 실시양태에서, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 및 R12는 모두 수소이다.
추가의 바람직한 실시양태에서, R5, R6, R8, R9, R10 및 R12는 모두 수소이고, R7 및 R11은 Cl이다.
추가의 바람직한 실시양태에서, R5, R6, R8, R9, R10 및 R12는 모두 수소이고, R7 및 R11은 F이다.
추가의 바람직한 실시양태에서, R5, R6, R8, R9, R10 및 R12는 모두 수소이고, R7 및 R11은 Br이다.
추가의 바람직한 실시양태에서, R5, R6, R8, R9, R10 및 R12는 모두 수소이고, R7 및 R11은 CN이다.
추가의 바람직한 실시양태에서, R5, R7, R9 및 R11은 수소이고, R6, R8, R10 및 R12는 CF3이다.
몇몇 특히 바람직한 화학식 I의 화합물은 하기에 명시되어 있다:
Figure pct00048
Figure pct00049
Figure pct00050
Figure pct00051
Figure pct00052
본 발명은 또한 화학식 I의 화합물의 제조 방법을 제공한다. 원칙적으로는, 공식적으로 부크왈드-하트위그(Buchwald-Hartwig) 아민화와 직접 아릴화의 조합으로서 간주될 수 있는 전이금속 촉매된 커플링 반응을 통해 화학식 I의 화합물을 제조할 수 있다:
Figure pct00053
특정한 실시양태에서, 2,6-디브로모나프탈렌-1,4,5,8-테트라카르복실산 비스이미드는 단 한 가지 유형의 2-브로모-아미노페닐 화합물(즉 R5 = R9, R6 = R10, R7 = R11 및 R8 = R12)과 반응한다.
본 발명의 추가의 목적은 하기 화학식 II의 2,6-디브로모나프탈렌-1,4,5,8-테트라카르복실산 비스이미드를 하기 화학식 IIIa의 화합물 및 임의로 상이한 하기 화학식 IIIb의 화합물과 반응시키는, 하기 화학식 I의 화합물의 제조 방법이다:
<화학식 I>
Figure pct00054
<화학식 II>
Figure pct00055
<화학식 IIIa>
Figure pct00056
<화학식 IIIb>
Figure pct00057
상기 식에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 및 각각의 경우에 비치환 또는 치환된 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 및 헤타릴에서 선택되고,
R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 및 각각의 경우에 비치환 또는 치환된 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 및 헤타릴에서 선택되고,
R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 및 R12는 독립적으로 수소,
각각의 경우에 비치환 또는 치환된 알킬, 알콕시, 알킬티오, (모노알킬)아미노, (디알킬)아미노, 시클로알킬, 시클로알콕시, 시클로알킬티오, (모노시클로알킬)아미노, (디시클로알킬)아미노, 헤테로시클로알킬, 헤테로시클로알콕시, 헤테로시클로알킬티오, (모노헤테로시클로알킬)아미노, (디헤테로시클로알킬)아미노, 아릴, 아릴옥시, 아릴티오, (모노아릴)아미노, (디아릴)아미노, 헤타릴, 헤타릴옥시, 헤타릴티오, (모노헤타릴)아미노, (디헤타릴)아미노,
할로겐, 히드록시, 메르캅토, 시아노, 니트로, 시아네이토, 티오시아네이토, 포르밀, 아실, 카르복시, 카르복실레이트, 알킬카르보닐옥시, 카르바모일, 알킬아미노카르보닐, 디알킬아미노카르보닐, 술포, 술포네이트, 술포아미노, 술파모일, 알킬술포닐, 아릴술포닐, 아미디노, NE1E2(여기서 E1 및 E2는 각각 독립적으로 수소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤타릴임)에서 선택된다.
화학식 II의 2,6-디브로모나프탈렌-1,4,5,8-테트라카르복실산 비스이미드의 합성에 적합한 경로는 WO 2007/074137에 기술되어 있다. N,N'-디-(2',6'-디이소프로필페닐)-2,6-디브로모나프탈렌-1,4,5,8-테트라카르복실산 비스이미드의 합성은 S. 코핀(Chopin) 등에 의해 문헌 [J. Mater. Chem. 2007, 17, 4139-4146]에 기술되어 있다. 화학식 II의 2,6-디브로모나프탈렌-1,4,5,8-테트라카르복실산 비스이미드의 합성에 적합한 유리체는 2,6-디브로모나프탈렌-1,4,5,8-테트라카르복실산 이무수물이다. 이러한 화합물의 합성은 WO 2007/074137 및 C. 탈락커(Thalacker) 등에 의해 문헌 [J. Org. Chem. 2006, 71, 8098-8105]에 기술되어 있다. 상기에서 언급된 문헌의 개시 내용은 본원에 참고로 포함된다.
바람직하게는, 화학식 II의 2,6-디브로모나프탈렌-1,4,5,8-테트라카르복실산 비스이미드를 전이금속 촉매의 존재 하에서 화학식 IIIa의 화합물 및 임의로 화학식 IIIb의 화합물과 반응시킨다.
적합한 전이금속 촉매는 특히 팔라듐 화합물 및 착물, 예컨대 팔라듐(II)아세테이트, [1,2-비스(디페닐포스피노)에탄]-팔라듐(II) 클로라이드, [1,1'-비스(디페닐포스피노)-페로센]팔라듐(II) 클로라이드, 비스(트리에틸포스핀)팔라듐(II) 클로라이드, 비스(트리시클로헥실포스핀)팔라듐(II) 아세테이트, (2,2'-비피리딜)팔라듐(II) 클로라이드, 비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II) 클로라이드, 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(0), 1,5-시클로옥타디엔팔라듐(II) 클로라이드, 비스(아세토니트릴)팔라듐(II) 클로라이드 및 비스(벤조니트릴)팔라듐(II) 클로라이드, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0), 테트라키스(트리스-o-톨릴포스핀)-팔라듐(0)이다.
반응을 바람직하게는 염기의 존재 하에서 수행한다. 바람직하게는 염기는 알칼리금속 수산화물, 알칼리토금속 수산화물, 알칼리금속 탄산염, 알칼리토금속 탄산염, 탈륨(I) 수산화물, 탈륨(I) 알칸올레이트, 알칼리금속 인산염, 알칼리금속 플루오린화물, 알칼리금속 비스(트리메틸실릴)아미드에서 선택된다.
적합한 염기의 예는 NaOH, KOH, Na2CO3, K2CO3, Cs2CO3, Ba(OH)2, K3PO4, TlOH, 탈륨(I) 에톡시드, KF, CsF, (C4H9)4NF, 나트륨 에톡시드, 칼륨 에톡시드, 칼륨 tert-부톡시드, 리튬 비스(트리메틸실릴) 아미드(LiHMDS), 나트륨 비스(트리메틸실릴) 아미드 및 칼륨 비스(트리메틸실릴) 아미드이다.
적합한 용매는 비극성 및 극성 비양성자성 용매, 예컨대 탄화수소, 예를 들어 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌, 석유 에테르, 데칼린 등, 질소-함유 헤테로사이클, N,N-이치환된 지방족 카르복스아미드(바람직하게는 N,N-디(C1-C4-알킬)(C1-C4)카르복스아미드) 및 N-알킬락탐, 예컨대 디메틸포름아미드, 디에틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸부티르아미드 및 N-메틸피롤리돈; 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산이다.
반응 온도는 일반적으로 주위 온도 내지 300℃, 바람직하게는 60 내지 250℃이다.
바람직한 실시양태에서, 반응 시에 반응을 보호 기체 분위기, 예를 들어 질소 또는 아르곤에서 수행한다.
화학식 I의 화합물은 유기 반도체로서 특히 적합하다. 이것은 일반적으로 n-반도체 또는 p-반도체로서 작용할 수 있다. 화학식 I의 화합물이 n-반도체로서 작용할지 아니면 p-반도체로서 작용할지는 특히 사용되는 게이트 유전체에 달려있다. 게이트 유전체가 플루오린-비함유 화합물, 예를 들어 옥타데실포스폰산의 자기-조립된 단층(SAM)을 포함하는 경우에, 화학식 I의 화합물은 통상적으로 n-반도체로서 작용한다. 게이트 유전체가 플루오린-함유 화합물, 예를 들어 12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,18,18-펜타데카플루오로옥타데실포스폰산의 자기-조립된 단층(SAM)을 포함하는 경우에, 화학식 I의 화합물은 통상적으로 p-반도체로서 작용한다.
두 가지의 상이한 반도체들의 조합을 사용하는 전자 소자, 예를 들어 유기 태양 전지에서, 화학식 I의 화합물이 n-반도체로서 작용할지 아니면 p-반도체로서 작용할지는 상응하는 반도체 물질 내에서의 에너지 준위의 위치에 달려있다.
화학식 I의 화합물은 공지된 유기 반도체 물질에 비해 하기 장점들 중 하나 이상을 갖는다:
- 높은 전하 수송 이동도,
- 공기 안정성,
- 높은 전류 점멸비,
- 용매-기반의 공정에서의 사용에 대한 적합성.
화학식 I의 화합물은 유기 전계 효과 트랜지스터에 유리하게 적합하다. 이것은, 예를 들어, 현재까지 통상적인 n-채널 MOSFET(금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터)가 사용된 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 따라서 이것은 예를 들어 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 정적 RAM 및 기타 디지털 논리 회로를 위한 CMOS-유사 반도체 유닛이다. 반도체 물질의 제조를 위해, 화학식 I의 화합물을 인쇄(오프셋, 플렉소그래픽, 그라비어, 스크린 인쇄, 잉크젯, 전기사진술), 증발, 레이저 전사, 포토리소그래피, 드롭-캐스팅 중 하나에 의해 추가로 처리할 수 있다. 이것은 특히 디스플레이(특히 고표면적 및/또는 가요성 디스플레이) 및 RFID 태그, 스마트 라벨 및 센서에서 사용되기에 적합하다.
화학식 I의 화합물은 유기 전계 효과 트랜지스터, 유기 태양 전지 및 유기 발광 다이오드에서 전자 전도체로서 유리하게 적합하다. 이것은 또한 엑시톤 태양 전지에서 엑시톤 수송 물질로서 특히 유리하다.
화학식 I의 화합물 중 몇몇은 형광성이고, 형광 변환에 기반을 둔 디스플레이에서 형광 염료로서도 특히 유리하게 적합하다. 상기 디스플레이는 일반적으로 투명 기판, 상기 기판 상에 존재하는 형광 염료 및 방사선 공급원을 포함한다. 전형적인 방사선 공급원은 청색광(컬러 바이 블루(color by blue)) 또는 UV광(컬러 바이 UV(color by UV))을 방출한다. 염료는 청색광 또는 UV광을 흡수하며 녹색광 방출체로서 사용된다. 이러한 디스플레이에서는, 예를 들어, 청색광 또는 UV광을 흡수하는 녹색광 방출체에 의해 적색 방출체가 여기됨으로써 적색광이 발생한다. 적합한 컬러-바이-블루 디스플레이는 예를 들어 WO 98/28946에 기술되어 있다. 적합한 컬러-바이-UV 디스플레이는 예를 들어 W. A. 크로스란드(Crossland), I. D. 스프리글(Sprigle) 및 A. B. 다베이(Davey)에 의해 문헌 [Photoluminescent LCDs(PL-LCD) using phosphors, Cambridge University and Screen Technology Ltd., Cambridge, UK]에 기술되어 있다. 화학식 I의 화합물은 또한, 전기영동 효과에 기반을 둔, 하전된 안료 염료를 통해 점멸 시의 색을 변화시키는 디스플레이에 특히 적합하다. 상기 전기영동 디스플레이는 예를 들어 US 2004/0130776에 기술되어 있다.
본 발명은 또한 하나 이상의 게이트 구조물, 소스 전극 및 드레인 전극, 및 반도체로서 상기에서 정의된 바와 같은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 갖는 기판을 포함하는 유기 전계 효과 트랜지스터를 제공한다.
본 발명은 또한 다수의 유기 전계 효과 트랜지스터를 가지며, 상기 전계 효과 트랜지스터 중 적어도 몇몇이 상기에서 정의된 바와 같은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 것인 기판을 제공한다.
본 발명은 또한 하나 이상의 상기 기판을 포함하는 반도체 유닛을 제공한다.
특정한 실시양태는, 유기 전계 효과 트랜지스터의 패턴(토포그래피)을 가지며, 상기 각각의 트랜지스터가
- 기판 상에 위치한 유기 반도체;
- 전도성 채널의 전도성을 제어하기 위한 게이트 구조물; 및
- 채널의 두 말단부에 존재하는 전도성 소스 및 드레인 전극
을 포함하고, 상기 유기 반도체가 하나 이상의 화학식 I의 화합물로 이루어지거나 화학식 I의 화합물을 포함하는 것인 기판이다. 또한, 유기 전계 효과 트랜지스터는 일반적으로 유전체를 포함한다.
특정한 실시양태는, 유기 전계 효과 트랜지스터의 패턴(토포그래피)을 가지며, 상기 각각의 트랜지스터가
- 기판 상의 완충층 상에 위치한 유기 반도체;
- 전도성 채널의 전도성을 제어하기 위한 게이트 구조물; 및
- 채널의 두 말단부에 존재하는 전도성 소스 및 드레인 전극
을 포함하고, 상기 유기 반도체가 하나 이상의 화학식 I의 화합물로 이루어지거나 화학식 I의 화합물을 포함하는 것인 기판이다. 또한, 유기 전계 효과 트랜지스터는 일반적으로 유전체를 포함한다.
완충층으로서는, 임의의 유전 물질, 예를 들어 무기 물질, 예컨대 LIF, AlOx, SiO2 또는 실리슘 니트라이드 또는 유기 물질, 예컨대 폴리이미드 또는 폴리아크릴레이트, 예를 들어 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)가 적합하다.
추가의 특정한 실시양태는, 유기 전계 효과 트랜지스터의 패턴을 가지며, 상기 각각의 트랜지스터가 집적회로를 형성하거나 집적회로의 일부이고 상기 트랜지스터 중 적어도 몇몇이 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 것인 기판이다.
적합한 기판은 원칙적으로는 이러한 목적을 위한 것으로 공지된 물질이다. 적합한 기판은, 예를 들어, 금속(바람직하게는 주기율표의 8, 9, 10 또는 11족 금속, 예컨대 Au, Ag, Cu), 산화물 물질(예컨대 유리, 세라믹, SiO2, 특히 석영), 반도체(예를 들어 도핑된 Si, 도핑된 Ge), 금속 합금(예를 들어 Au, Ag, Cu 등을 기재로 하는 것), 반도체 합금, 중합체(예를 들어 폴리비닐 클로라이드, 폴리올레핀, 예컨대 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 플루오로중합체, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리에테르술폰, 폴리알킬 (메트)아크릴레이트, 폴리스티렌 및 이들의 혼합물 및 복합물), 무기 고체(예를 들어 암모늄 클로라이드), 종이 및 이들의 조합을 포함한다. 기판은 가요성 또는 비가요성일 수 있으며, 원하는 용도에 따라, 곡면 또는 평면 형상을 갖는다.
반도체 유닛을 위한 전형적인 기판은 매트릭스(예를 들어 석영 또는 중합체 매트릭스) 및 임의로 유전체 상부층을 포함한다.
적합한 유전체는 SiO2, 폴리스티렌, 폴리-α-메틸스티렌, 폴리올레핀(예컨대 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리이소부텐), 폴리비닐카르바졸, 플루오린화 중합체(예를 들어 사이톱(Cytop)), 시아노풀루란(예를 들어 CYMM), 폴리비닐페놀, 폴리-p-크실렌, 폴리비닐 클로라이드 또는 열 또는 대기의 수분에 의해 가교결합될 수 있는 중합체이다. 특정한 유전체는 "자기-조립된 나노유전체", 즉 SiCl 관능기를 포함하는 단량체, 예를 들어 Cl3SiOSiCl3, Cl3Si-(CH2)6-SiCl3, Cl3Si-(CH2)12-SiCl3로부터 수득되고/되거나 대기의 수분에 의해 또는 용매로써 희석된 물의 첨가에 의해 가교결합되는 중합체이다(예를 들어 문헌 [Facchetti, Adv. Mater. 2005, 17, 1705-1725]을 참고). 물 대신에, 히드록실-함유 중합체, 예컨대 폴리비닐페놀 또는 폴리비닐 알콜, 또는 비닐페놀과 스티렌의 공중합체도 또한 가교결합 성분으로서 작용할 수 있다. 또한, 가교결합 작업 동안에 하나 이상의 추가의 중합체, 예를 들어 폴리스티렌(이것도 가교결합됨)이 존재할 수도 있다(파시에티(Facietti)의 US 특허 출원 2006/0202195를 참고).
기판은 통상적으로 기판 상에 편재된(예를 들어 유전체 상의 비전도성 층에 침착 또는 포매된), OFET의 게이트, 드레인 및 소스 전극과 같은 전극을 추가로 가질 수 있다. 기판은 전형적으로 유전체 상부층(즉, 게이트 유전체) 아래에 배열되는 OFET의 전도성 게이트 전극을 추가로 포함할 수 있다.
특정한 실시양태에서, 절연층(게이트 절연층)은 기판 표면의 적어도 일부 상에 존재한다. 절연층은 바람직하게는 무기 절연체, 예컨대 SiO2, 질화규소(Si3N4)등, 강유전성 절연체, 예컨대 Al2O3, Ta2O5, La2O5, TiO2, Y2O3 등, 유기 절연체, 예컨대 폴리이미드, 벤조시클로부텐(BCB), 폴리비닐 알콜, 폴리아크릴레이트 등 및 이들의 조합에서 선택되는 하나 이상의 절연체를 포함한다.
소스 및 드레인 전극에 적합한 물질은 원칙적으로는 전기 전도성 물질이다. 여기에는 금속, 바람직하게는 주기율표의 6, 7, 8, 9, 10 또는 11 족 금속, 예컨대 Pd, Au, Ag, Cu, Al, Ni, Cr 등이 포함된다. 전도성 중합체, 예컨대 PEDOT(= 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)): PSS(= 폴리(스티렌술포네이트)), 폴리아닐린, 표면-개질된 금 등도 적합하다. 바람직한 전기 전도성 물질은 10-3 ohm x 미터 미만, 바람직하게는 10-4 ohm x 미터 미만, 특히 10-6 또는 10-7 ohm x 미터 미만의 비저항을 갖는다.
특정한 실시양태에서, 드레인 및 소스 전극은 적어도 부분적으로 유기 반도체 물질 상에 존재한다. 기판은 반도체 물질 또는 IC에서 통상적으로 사용되는 바와 같은 추가의 부품, 예컨대 절연체, 저항기, 커패시터, 전도체 트랙 등을 포함할 수 있음을 알 것이다.
전극은 통상적인 공정, 예컨대 증발, 스퍼터링, 리소그래피 공정 또는 기타 구조화 공정, 예컨대 인쇄 기술에 의해 적용될 수 있다.
반도체 물질은 또한 인쇄에 의해 분산 상에서 적합한 보조제(중합체, 계면활성제)로써 처리될 수 있다.
첫 번째 바람직한 실시양태에서, 하나 이상의 화학식 I의 화합물(및 적당한 경우에 추가의 반도체 물질)의 침착은 기상 침착 공정(물리적 증착, PVD)에 의해 수행된다. PVD 공정은 고진공 조건 하에서 수행되며, 증발, 운반, 침착 단계를 포함한다. 놀랍게도, 화학식 I의 화합물은 실질적으로 분해되지 않고/않거나 원치 않는 부산물을 형성하지 않기 때문에 PVD 공정에서 사용되기에 특히 유리하게 적합하다는 것이 밝혀졌다. 침착된 물질은 고순도로 수득된다. 특정한 실시양태에서, 침착된 물질은 결정의 형태로 수득되거나 또는 고도로 결정질인 내용물을 포함한다. 일반적으로, PVD의 경우에, 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 그의 증발 온도를 초과하는 온도로 가열하고 결정화 온도 미만으로 냉각시킴으로써 기판 상에 침착시킨다. 침착 시에 기판의 온도는 바람직하게는 약 20 내지 250℃, 보다 바람직하게는 50 내지 200℃의 범위 내이다. 놀랍게도, 화학식 I의 화합물의 침착 시의 높은 기판 온도는 달성되는 반도체 소자의 성질에 유리한 효과를 가질 수 있다는 것이 밝혀졌다.
그 결과의 반도체층은 일반적으로 소스/드레인 전극과 접촉하는 반도체 채널을 형성하기에 충분한 두께를 갖는다. 불활성 분위기, 예를 들어 질소, 아르곤 또는 헬륨 하에서 침착을 수행할 수 있다.
침착을 전형적으로 주위 압력 또는 감압 하에서 수행한다. 적합한 압력 범위는 약 10-7 내지 1.5 bar이다.
화학식 I의 화합물은 바람직하게는 기판 상에 10 내지 1000 ㎚, 보다 바람직하게는 15 내지 250 ㎚의 두께로 침착된다. 특정한 실시양태에서, 화학식 I의 화합물은 적어도 부분적으로 결정질 형태로 침착된다. 이러한 목적을 위해, 특히 상기에서 기술된 PVD 공정이 적합하다. 더욱이, 이전에 제조된 유기 반도체 결정을 사용할 수 있다. 상기 결정을 수득하기에 적합한 공정은 R. A. 라우디스(Laudise) 등에 의해, 본원에 참고로 포함된 문헌 ["Physical Vapor Growth of Organic Semi-Conductors", Journal of Crystal Growth 187 (1998), pages 449-454] 및 ["Physical Vapor Growth of Centimeter-sized Crystals of α-Hexathiophene", Journal of Crystal Growth 1982 (1997), pages 416-427]에 기술되어 있다.
두 번째 바람직한 실시양태에서, 하나 이상의 화학식 I의 화합물(및 적당한 경우에 추가의 반도체 물질)의 침착은 스핀-코팅에 의해 수행된다. 놀랍게도, 본 발명에 따라 사용되는 화학식 I의 화합물을 습식 처리 방법에서 사용하여 반도체 기판을 제조할 수도 있다. 따라서, 화학식 I의 화합물은 또한 인쇄 공정을 통해 반도체 요소, 특히 OFET 또는 OFET를 기재로 하는 것을 제조하기에 적합할 것이다. 이러한 목적을 위해, 통상적인 인쇄 또는 코팅 공정(잉크젯, 플렉소그래픽, 오프셋, 그라비어; 요판 인쇄, 나노인쇄, 슬롯 다이)을 사용할 수 있다. 인쇄 공정에서의 화학식 I의 화합물의 사용을 위해 바람직한 용매는 방향족 용매, 예컨대 톨루엔, 크실렌 등이다. 또한, 증점 물질, 예컨대 중합체, 예를 들어 폴리스티렌 등을 이러한 "반도체 잉크"에 첨가할 수 있다. 이러한 경우에, 사용되는 유전체는 상기에서 언급된 화합물이다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명의 전계 효과 트랜지스터는 박막 트랜지스터(TFT)이다. 통상적인 제조에서, 박막 트랜지스터는 기판 또는 완충층(완충층은 기판의 일부임) 상에 위치한 게이트 전극, 그 위에 및 기판 상에 위치한 게이트 절연층, 게이트 절연층 상에 위치한 반도체층, 반도체층 상의 옴 접촉층 및 옴 접촉층 상의 소스 전극 및 드레인 전극을 갖는다.
바람직한 실시양태에서, 하나 이상의 화학식 I의 화합물(및 적당한 경우에 하나 이상의 추가의 반도체 물질)을 침착시키기 전에, 기판의 표면을 개질한다. 이러한 개질은 반도체 물질과 결합하는 영역 및/또는 반도체 물질이 침착될 수 없는 영역을 형성하는 역할을 한다. 기판의 표면을 바람직하게는 기판 표면 및 화학식 I의 화합물에 결합하기에 적당한 하나 이상의 화학식 C1의 화합물로써 개질한다. 적합한 실시양태에서는, 하나 이상의 화학식 I의 화합물(및 적당한 경우에 추가의 반도성 화합물)의 침착을 개선할 수 있도록, 기판 표면의 일부 또는 전부를 하나 이상의 화학식 C1의 화합물로써 코팅한다. 추가의 실시양태는 상응하는 제조 공정을 통해 화학식 C1의 화합물의 패턴을 기판 상에 침착시킴을 포함한다. 이는 이러한 목적으로 공지된 마스크 공정 및 예를 들어 전문이 본원에 참고로 포함된 US 11/353,934에 기술된 바와 같은 소위 "패터닝(patterning)" 공정을 포함한다.
적합한 화학식 C1의 화합물은 기판과 하나 이상의 화학식 I의 반도체 화합물 둘 다와 결합 상호작용을 할 수 있다. "결합 상호작용"이라는 용어는 화학 결합(공유 결합)의 형성, 이온 결합, 배위 상호작용, 반데르발스 상호작용, 예를 들어 쌍극자-쌍극자 상호작용 등 및 이들의 조합을 포함한다. 적합한 화학식 C1의 화합물은
- 실란, 포스폰산, 카르복실산, 히드록삼산, 예컨대 알킬트리클로로실란, 예를 들어, n-옥타데실트리클로로실란; 트리알콕시실란기를 갖는 화합물, 예를 들어 알킬트리알콕시실란, 예컨대 n-옥타데실트리메톡시실란, n-옥타데실트리에톡시실란, n-옥타데실트리(n-프로필)옥시실란, n-옥타데실트리(이소프로필)옥시실란; 트리알콕시아미노알킬실란, 예컨대 트리에톡시아미노프로필실란 및 N[(3-트리에톡시실릴)프로필]에틸렌디아민; 트리알콕시알킬 3-글리시딜 에테르 실란, 예컨대 트리에톡시프로필 3-글리시딜 에테르 실란; 트리알콕시알릴실란, 예컨대 알릴트리메톡시실란; 트리알콕시(이소시아네이토알킬)실란; 트리알콕시실릴(메트)아크릴로일옥시알칸 및 트리알콕시실릴(메트)아크릴아미도알칸, 예컨대 1-트리에톡시실릴-3-아크릴-오일-옥시프로판,
- 아민, 포스핀 및 황-포함 화합물, 특히 티올이다.
화학식 C1의 화합물은 바람직하게는 알킬트리알콕시실란, 특히 n-옥타데실트리메톡시실란, n-옥타데실트리에톡시실란; 헥사알킬디실라잔, 특히 헥사메틸디실라잔(HMDS); C8-C30-알킬티올, 특히 헥사데칸티올; 메르캅토카르복실산 및 메르캅토술폰산, 특히 메르캅토아세트산, 3-메르캅토프로피온산, 메르캅토숙신산, 3-메르캅토-1-프로판술폰산 및 이들의 알칼리금속 및 암모늄 염에서 선택된다.
본 발명의 반도체를 포함하는 다양한 반도체 아키텍처, 예를 들어 상부 접촉, 상부 게이트, 하부 접촉, 하부 게이트, 또는 예를 들어 US 2004/0046182에 기술된 바와 같은 수직 구조, 예를 들어 VOFET(수직 유기 전계 효과 트랜지스터)도 고려될 수 있다.
바람직한 반도체 아키텍처는, 도 3에 도시된, 하기
1. "하부 게이트 상부 접촉"으로서 공지된, 기판, 유전체, 유기 반도체, 바람직하게는 게이트, 유전체, 유기 반도체, 소스 및 드레인;
2. "하부 게이트 하부 접촉"으로서 공지된, 기판, 유전체, 유기 반도체, 바람직하게는 기판, 게이트, 유전체, 소스 및 드레인, 유기 반도체;
3. "상부 게이트 하부 접촉"으로서 공지된, 기판, 유기 반도체, 유전체, 바람직하게는 기판, 소스 및 드레인, 유기 반도체, 유전체, 게이트;
4. "상부 게이트 상부 접촉"으로서 공지된, 기판, 유기 반도체, 유전체, 바람직하게는 기판, 유기 반도체, 소스 및 드레인, 유전체, 게이트이다.
층 두께는, 예를 들어, 반도체에서 10 ㎚ 내지 5 ㎛, 유전체에서 50 ㎚ 내지 10 ㎛이고; 전극은, 예를 들어, 20 ㎚ 내지 10 ㎛일 수 있다. OFET는 또한 링 오실레이터 또는 인버터와 같은 기타 부품의 형성을 위해 통합될 수도 있다.
본 발명의 추가의 측면은 n- 및/또는 p-반도체일 수 있는 다수의 반도체 성분을 포함하는 전자 부품의 제공이다. 상기 부품의 예는 전계 효과 트랜지스터(FET), 쌍극성 접합 트랜지스터(BJT), 터널 다이오드, 컨버터, 발광 부품, 생물학적 및 화학적 검출기 또는 센서, 온도-의존성 검출기, 광검출기, 예컨대 편광-감응성 광검출기, 게이트, AND, NAND, NOT, OR, TOR 및 NOR 게이트, 레지스터, 스위치, 타이머 유닛, 정적 또는 동적 스토어, 및 프로그래밍 가능한 스위치를 비롯한 기타 동적 또는 순차적, 논리적 또는 기타 디지털 부품이다.
특정한 반도체 요소는 인버터이다. 디지털 논리에서는, 인버터는 입력 신호를 역전시키는 게이트이다. 인버터는 NOT 게이트라고도 지칭된다. 실제 인버터 스위치는 입력 전류의 반대인 출력 전류를 갖는다. 전형적인 값은, 예를 들어, TTL 스위치의 경우에, (0, +5V)이다. 디지털 인버터의 작동에 의해 전압 전달 곡선(VTC), 즉 출력 전류에 대한 입력 전류의 플롯이 재현된다. 이상적으로, 이것은 계단식 함수이며, 실제 측정 곡선이 상기 계단에 근접할수록 인버터가 우수해진다. 본 발명의 특정한 실시양태에서, 화학식 I의 화합물은 인버터에서 유기 반도체로서 사용된다.
화학식 I의 화합물은 또한 유기 광전지(OPV)에서 사용되기에 특히 유리하게 적합하다. 상기 화합물을 여기 상태의 확산(엑시톤 확산)을 특징으로 하는 태양 전지에서 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 경우에, 이용되는 반도체 물질들 중 하나 또는 둘 다는 여기 상태의 확산(엑시톤 이동도)이 우수하다. 여기 상태의 확산을 특징으로 하는 하나 이상의 반도체 물질과 중합체쇄를 따라 여기 상태가 전도되는 것을 허용하는 중합체의 조합이 또한 적합하다. 본 발명의 문맥에서, 상기 태양 전지는 엑시톤 태양 전지라고 지칭된다. 태양 전지에서 태양 에너지의 전기 에너지로의 직접 변환은 반도체 물질의 내부 광 효과, 즉 광자의 흡수에 의한 전자-정공 쌍의 발생 및 p-n 전이 또는 쇼트키(Schottky) 접촉에서 음전하 캐리어와 양전하 캐리어의 분리에 기반을 둔다. 엑시톤은, 예를 들어, 광자가 반도체 내로 침투하여 전자를 여기시켜 원자가 밴드에서 전도 밴드로 전달할 때, 형성될 수 있다. 그러나, 전류를 발생시키기 위해, 흡수된 광자에 의해 발생되는 여기 상태는 p-n 전이에 도달함으로써, 양극 및 음극으로 흐르는 정공 및 전자를 발생시켜야 한다. 이렇게 발생되는 광기전력은 외부 회로에서 광전류를 발생시킬 수 있으며, 이를 통해 태양 전지는 그 전력을 전달한다. 반도체는 그 밴드갭보다 큰 에너지를 갖는 광자만을 흡수할 수 있다. 따라서, 반도체 밴드갭의 크기는 전기 에너지로 변환될 수 있는 태양광의 비율을 결정한다. 태양 전지는 태양 에너지를 매우 효과적으로 이용하기 위해 통상적으로 상이한 밴드갭을 갖는 두 가지의 흡수 물질로 이루어진다. 대부분의 유기 반도체는 10 ㎚ 이하의 엑시톤 확산 길이를 갖는다. 매우 큰 거리에 걸쳐 여기 상태를 전달할 수 있는 유기 반도체가 여전히 필요하다. 본 발명에 이르러, 놀랍게도, 상기에서 기술된 화학식 I의 화합물은 엑시톤 태양 전지에서 사용되기에 특히 유리하게 적합한 것이 밝혀졌다.
유기 태양 전지는 일반적으로 층 구조를 갖고 일반적으로 적어도 양극, 광활성층 및 음극을 포함한다. 이러한 층들은 일반적으로 이러한 목적에 적합한 기판에 적용된다. 유기 태양 전지의 구조는, 예를 들어, US 2005/0098726 및 US 2005/0224905에 기술되어 있다.
본 발명은 하나 이상의 음극 및 하나 이상의 양극, 및 광활성 물질로서 상기에서 정의된 바와 같은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 갖는 기판을 포함하는 유기 태양 전지를 제공한다. 본 발명의 유기 태양 전지는 하나 이상의 광활성 영역을 포함한다. 광활성 영역은, 각각 균일한 조성을 갖고 평탄한 공여체-수용체 헤테로접합(donor-acceptor heterojunction)을 형성하는 두 개의 층들을 포함한다. 광활성 영역은 또한 혼합층을 포함할 수 있고 공여체-수용체 벌크(bulk) 헤테로접합 형태의 공여체-수용체 헤테로접합을 형성할 수 있다. 벌크 헤테로접합의 형태의 광활성 공여체-수용체 전이를 갖는 유기 태양 전지는 본 발명의 바람직한 실시양태이다.
유기 태양 전지에 적합한 기판은, 예를 들어, 산화물 물질, 중합체 및 이들의 조합이다. 바람직한 산화물 물질은 유리, 세라믹, SiO2, 석영 등에서 선택된다. 바람직한 중합체는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리올레핀(예컨대 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌), 폴리에스테르, 플루오로중합체, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리알킬 (메트)아크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드 및 혼합물과 복합물에서 선택된다.
적합한 전극(음극, 양극)은 원칙적으로는 금속, 반도체, 금속 합금, 반도체 합금, 이들의 나노와이어 및 이들의 조합이다. 바람직한 금속은 주기율표의 2, 8, 9, 10, 11 또는 13 족 금속, 예를 들어, Pt, Au, Ag, Cu, Al, In, Mg 또는 Ca이다. 바람직한 반도체는, 예를 들어, 도핑된 Si, 도핑된 Ge, 인듐 주석 산화물(ITO), 플루오린화 주석 산화물(FTO), 갈륨 인듐 주석 산화물(GITO), 아연 인듐 주석 산화물(ZITO), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 폴리(스티렌술포네이트)(PEDOT-PSS) 등이다. 바람직한 금속 합금은, 예를 들어, Pt, Au, Ag, Cu 등을 기재로 하는 합금이다. 특정한 실시양태는 Mg/Ag 합금이다.
광 쪽으로 향하는 전극(통상적인 구조에서는 양극, 역구조에서는 음극)에 사용되는 물질은 바람직하게는 입사광에 적어도 부분적으로 투명한 물질이다. 이것은 바람직하게는 유리 및/또는 투명 중합체를 캐리어 물질로서 갖는 전극을 포함한다. 캐리어로서 적합한 투명 중합체는 상기에서 언급된 것, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트이다. 전기적 접촉 연결은 일반적으로 금속층 및/또는 투명 전도성 산화물(TCO)에 의해 달성된다. 이것은 바람직하게는 ITO, 도핑된 ITO, FTO(플루오린 도핑된 주석 산화물), AZO(알루미늄 도핑된 주석 산화물), ZnO, TiO2, Ag, Au, Pt를 포함한다. 접촉 연결의 경우에 ITO가 특히 바람직하다. 전기적 접촉 연결의 경우에, 전도성 중합체, 예를 들어, 폴리-3,4-알킬렌디옥시티오펜, 예를 들어 폴리-3,4-에틸렌옥시티오펜 폴리(스티렌술포네이트)(PEDOT)를 사용할 수도 있다.
광 쪽을 향하는 전극은 단지 최소한의 광 흡수를 일으킬 정도로 충분히 얇지만 추출된 전하 캐리어의 우수한 전하 수송이 가능한 정도로 충분히 두껍도록 구성된다. (캐리어 물질을 갖지 않는) 전극층의 두께는 바람직하게는 20 내지 200 ㎚의 범위 내이다.
특정한 실시양태에서, 광과 반대쪽을 향하는 전극(통상적인 구조에서는 음극, 역구조에서는 양극)에 사용되는 물질은 입사광을 적어도 부분적으로 반사하는 물질이다. 이것은 바람직하게는 Ag, Au, Al, Ca, Mg, In 및 이들의 혼합물로 된 금속 막을 포함한다. 바람직한 혼합물은 Mg/Al이다. 전극층의 두께는 바람직하게는 20 내지 300 ㎚의 범위 내이다.
광활성 영역은 상기에서 정의된 바와 같은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 하나 이상의 층을 포함하거나 이것으로 이루어진다. 또한, 광활성 영역은 하나 이상의 추가의 층(들)을 가질 수 있다. 이것은, 예를 들어
- 전자-전도 성질을 갖는 층(전자 수송층, ETL),
- 임의의 방사선을 흡수할 필요가 없는 정공-전도 물질을 포함하는 층(정공 수송층, HTL),
- 흡수성이어서는 안 되는 엑시톤- 및 정공-차단층(예를 들어 EBL), 및
- 증폭층
에서 선택된다.
이러한 층들에 적합한 물질은 하기에서 상세하게 기술된다.
적합한 엑시톤- 및 정공-차단층은, 예를 들어, US 6,451,415에 기술되어 있다. 엑시톤-차단층에 적합한 물질은, 예를 들어, 바토쿠프로인(BCP), 4,4',4"-트리스[3-메틸페닐-N-페닐아미노]트리페닐아민(m-MTDATA)이다.
본 발명의 태양 전지는 하나 이상의 광활성 공여체-수용체 헤테로접합을 포함한다. 유기 물질의 광학적 여기에 의해 엑시톤이 발생한다. 광전류를 일으키기 위해, 전자-정공 쌍은 전형적으로 두 가지의 상이한 접촉 물질들 사이의 공여체-수용체 계면에서 분리되어야 한다. 상기 계면에서, 공여체 물질은 수용체 물질과 헤테로접합을 형성한다. 전하가 분리되지 않은 경우에, 이것들은 "켄칭(quenching)"으로서도 공지된 과정에서 입사광보다 더 낮은 에너지의 광의 방출에 의해 방사선적으로 또는 열 발생에 의해 비방사선적으로 재결합할 수 있다. 두 가지 과정들 모두가 바람직하지 않다. 본 발명에 따라, 하나 이상의 화학식 I의 화합물은 전하 발생체(공여체) 또는 전자 수용체 물질로서 사용될 수 있다.
하나 이상의 화학식 I의 화합물이 전하 발생체(공여체)로서 사용되는 경우에, 이것은 적당한 전자 수용체 물질(ETM, 전자 수송 물질)과 결합할 수 있다. 방사선 여기 후에 ETM으로의 빠른 전자 전달이 일어난다. 적합한 ETM은, 예를 들어, C60 및 기타 풀레렌, 페릴렌-3,4:9,10-비스(디카르복스이미드)(PTCDI), 또는 (하기에서 기술된 바와 같은) 그의 n-도핑된 층이다. 바람직한 ETM은 C60 및 기타 풀레렌 또는 그의 n-도핑된 층이다.
첫 번째 실시양태에서, 헤테로접합은 평탄한 형상을 갖는다(문헌 [Two layer organic photovoltaic cell, C. W. Tang, Appl. Phys. Lett., 48 (2), 183-185 (1986)] 또는 [N. Karl, A. Bauer, J. Holzaepfel, J. Marktanner, M. Moebus, F. Stoelzle, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 252, 243-258 (1994)]을 참고).
두 번째 바람직한 실시양태에서, 헤테로접합은 상호침투 공여체-수용체 네트워크라고도 지칭되는 벌크 (혼합) 헤테로접합으로서 구성된다. 벌크 헤테로접합을 갖는 유기 광전지는, 예를 들어, C. J. 브라벡(Brabec), N. S. 사리시프트시(Sariciftci), J. C. 휴멜렌(Hummelen)에 의해 문헌 [Adv. Funct. Mater., 11 (1), 15 (2001)] 또는 J. 슈(Xue), B. P. 란드(Rand), S. 유키다(Uchida) 및 S. R. 포레스트(Forrest)에 의해 문헌 [J. Appl. Phys. 98, 124903 (2005)]에 기술되어 있다. 벌크 헤테로접합은 하기에서 상세하게 논의된다.
화학식 I의 화합물은 MiM, pin, pn, Mip 또는 Min 구조(M = 금속, p = p-도핑된 유기 또는 무기 반도체, n = n-도핑된 유기 또는 무기 반도체, i = 유기층의 고유 전도성 시스템; 예를 들어, 문헌 [J. Drechsel et al., Org. Electron., 5 (4), 175 (2004)] 또는 [Maennig et al., Appl. Phys. A 79, 1-14 (2004)]을 참고)를 갖는 전지에서 광활성 물질로서 사용될 수 있다.
화학식 I의 화합물은 적층형(tandem) 전지에서 광활성 물질로서 사용될 수도 있다. 적합한 적층형 전지는, 예를 들어, P. 퓨만스(Peumans), A. 야키모브(Yakimov), S. R. 포레스트에 의해 문헌 [J. Appl. Phys., 93 (7), 3693-3723 (2003)]에 기술되어 있고(또한 US 4,461,922, US 6,198,091 및 US 6,198,092를 참고) 하기에서 상세하게 기술된다. 적층형 전지에서의 화학식 I의 화합물의 용도는 본 발명의 바람직한 실시양태이다.
화학식 I의 화합물은 둘 이상의 적층된 MiM, pin, Mip 또는 Min 구조물로부터 제조된 적층형 전지에서 광활성 물질로서 사용될 수도 있다(DE 103 13 232.5 및 문헌 [J. Drechsel et al., Thin Solid Films, 451452, 515-517 (2004)]을 참고).
M, n, i 및 p 층의 층 두께는 전형적으로 10 내지 1000 ㎚, 보다 바람직하게는 10 내지 400 ㎚의 범위 내이다. 태양 전지를 형성하는 층은 해당 분야의 숙련자에 공지된 통상적인 공정에 의해 제조될 수 있다. 여기에는 감압 하에서의 또는 불활성 기체 분위기에서의 증착, 레이저 삭마 또는 용액 또는 분산액 처리 방법, 예컨대 스핀코팅, 나이프코팅, 캐스팅 방법, 분무 적용, 딥코팅 또는 인쇄(예를 들어, 잉크젯, 플렉소그래픽, 오프셋, 그라비어; 요판, 나노임프린팅)가 포함된다. 특정한 실시양태에서, 전체 태양 전지는 기상 침착 공정에 의해 제조된다.
유기 태양 전지의 효율을 개선하기 위해서, 엑시톤이 인접한 공여체-수용체 계면에 도달하기 위해 확산되어야 하는 평균 거리를 단축시킬 수 있다. 이를 위해서, 내부 공여체-수용체 헤테로접합이 가능한 상호침투 네트워크를 형성하는 공여체 물질과 수용체 물질의 혼합층을 사용할 수 있다. 이러한 벌크 헤테로접합은, 발생한 엑시톤이, 이것들이 분리되는 도메인 경계부에 도달하기 전에, 매우 짧은 거리만 이동하면 되는 특정한 형태의 혼합층이다.
바람직한 실시양태에서, 벌크 헤테로접합의 형태의 광활성 공여체-수용체 전이는 기상 침착 공정(물리적 증착, PVD)에 의해 달성된다. 적합한 공정은, 예를 들어, 본원에서 참고되는 US 2005/0227406에 기술되어 있다. 이를 위해서, 화학식 I의 화합물 및 보완적인 반도체 물질을 동시 승화 방식으로 기상 침착시킬 수 있다. PVD 공정을 고진공 조건 하에서 수행하며, 이는 증발, 운반, 침착 단계를 포함한다. 침착을 바람직하게는 약 10-2 mbar 내지 10-7 mbar, 예를 들어 10-5 내지 10-7 mbar의 범위 내의 압력에서 수행한다. 침착 속도는 바람직하게는 0.01 내지 100　㎚/s의 범위 내이다. 침착을 불활성 기체 분위기, 예를 들어 질소, 헬륨 또는 아르곤에서 수행할 수 있다. 침착 동안의 기판의 온도는 바람직하게는 -100 내지 300℃, 보다 바람직하게는 -50 내지 250℃의 범위 내이다.
유기 태양 전지의 기타 층은 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다. 여기에는 감압 하에서의 또는 불활성 기체 분위기에서의 증착, 레이저 삭마, 또는 용액 또는 분산액 처리 방법, 예컨대 스핀코팅, 나이프코팅, 캐스팅 방법, 분무 적용, 딥코팅 또는 인쇄(예를 들어, 잉크젯, 플렉소그래픽, 오프셋, 그라비어; 요판, 나노임프린팅)가 포함된다. 특정한 실시양태에서, 전체 태양 전지는 기상 침착 공정에 의해 제조된다.
광활성층(균일층 또는 혼합층)은 그의 제조 직후에 또는 태양 전지를 형성하는 추가의 층의 제조 후에 열처리될 수 있다. 이러한 열처리는 많은 경우에 광활성층의 모폴로지를 추가로 개선할 수 있다. 온도는 바람직하게는 약 60 내지 300℃의 범위 내이다. 처리 시간은 바람직하게는 1분 내지 3시간의 범위 내이다. 열 처리 외에도 또는 열처리 대신에, 광활성층(혼합층)은 그의 제조 직후에 또는 태양 전지를 형성하는 추가의 층의 제조 후에 용매-함유 기체로써 처리될 수 있다. 적합한 실시양태에서, 주위 온도에서 공기 중의 포화 용매 증기가 사용된다. 적합한 용매는 톨루엔, 크실렌, 클로로포름, N-메틸피롤리돈, 디메틸포름아미드, 에틸 아세테이트, 클로로벤젠, 디클로로메탄 및 이들의 혼합물이다. 처리 시간은 바람직하게는 1분 내지 3시간의 범위 내이다.
적합한 실시양태에서, 본 발명의 태양 전지는 평탄한 헤테로접합 및 통상적인 구조를 갖는 개개의 전지로서 존재한다. 특정한 실시양태에서, 전지는 하기 구조를 갖는다:
- 적어도 부분적으로 투명한 전도성 층(상부 전극, 양극) (11)
- 정공-전도층(정공 수송층, HTL) (12)
- 공여체 물질을 포함하는 층 (13)
- 수용체 물질을 포함하는 층 (14)
- 엑시톤-차단층 및/또는 전자-전도층 (15)
- 제2 전도성 층(후면 전극, 음극) (16)
공여체 물질은 바람직하게는 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하거나 화학식 I의 화합물로 이루어진다. 수용체 물질은 바람직하게는 하나 이상의 풀레렌 또는 풀레렌 유도체를 포함하거나, 풀레렌 또는 풀레렌 유도체로 이루어진다. 수용체 물질은 바람직하게는 C60 또는 PCBM([6,6]-페닐-C61-부티르산 메틸 에스테르)을 포함한다.
실질적으로 투명한 전도성 층 (11)(양극)은 상기에서 기술된 바와 같이 캐리어, 예컨대 유리 또는 중합체(예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트) 및 전도성 물질을 포함한다. 그 예는 ITO, 도핑된 ITO, FTO, ZnO, AZO 등을 포함한다. 양극 물질을, 예를 들어 UV광, 오존, 산소 플라스마, Br2 등을 사용하여 표면 처리할 수 있다. 층 (11)은 최대한의 광 흡수를 할 수 있는 정도로 충분히 얇지만 우수한 전자 수송을 보장하는 정도로 충분히 두꺼워야 한다. 투명 전도성 층 (11)의 층 두께는 바람직하게는 20 내지 200 ㎚의 범위 내이다.
통상적인 구조를 갖는 태양 전지는 임의로 정공-전도층(HTL)을 갖는다. 이러한 층은 하나 이상의 정공-전도 물질(정공 수송 물질, HTM)을 포함한다. 층 (12)는 실질적으로 균일한 조성의 개개의 층일 수 있거나 둘 이상의 서브층(sublayer)을 포함할 수 있다.
정공-전도 성질을 갖는 층(HTL)을 형성하기에 적합한 정공-전도 물질(HTM)은 바람직하게는 높은 이온화 에너지를 갖는 하나 이상의 물질을 포함한다. 이온화 에너지는 바람직하게는 5.0 eV 이상, 보다 바람직하게는 5.5 eV 이상이다. 물질은 유기 또는 무기 물질일 수 있다. 정공-전도 성질을 갖는 층에서 사용되기에 적합한 유기 물질은 바람직하게는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 폴리(스티렌술포네이트)(PEDOT-PSS), Ir-DPBIC(트리스-N,N'-디페닐벤즈이미다졸-2-일리덴이리듐(III)), N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-디페닐-4,4'-디아민(α-NPD), 2,2',7,7'-테트라키스(N,N-디-p-메톡시페닐아민)-9,9'-스피로비플루오렌(스피로-MeOTAD) 등 및 이들의 혼합물에서 선택된다. 유기 물질을, 원한다면, 정공-전도 물질의 HOMO와 동일한 범위 내의 또는 그보다 더 낮은 LUMO를 갖는 p-도판트로써 도핑할 수 있다. 적합한 도판트는, 예를 들어, 2,3,5,6-테트라플루오로-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄(F4TCNQ), WO3, MoO3 등이다. 정공-전도 성질을 갖는 층에서 사용되기에 적합한 무기 물질은 바람직하게는 WO3, MoO3 등에서 선택된다.
정공-전도 성질을 갖는 층이 존재하는 경우에, 그것의 두께는 바람직하게는 5 내지 200 ㎚, 보다 바람직하게는 10 내지 100 ㎚의 범위 내이다.
층 (13)은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함한다. 층의 두께는 최대량의 광을 흡수하기에 충분해야 하지만, 전하의 효과적인 소산이 가능할 정도로 충분히 얇아야 한다. 층 (13)의 두께는 바람직하게는 5 ㎚ 내지 1 ㎛, 보다 바람직하게는 5 내지 100 ㎚의 범위 내이다.
층 (14)은 하나 이상의 수용체 물질을 포함한다. 수용체 물질은 바람직하게는 하나 이상의 풀레렌 또는 풀레렌 유도체를 포함한다. 대안으로서 또는 추가로 적합한 수용체 물질은 하기에서 명시된다. 층의 두께는 최대량의 광을 흡수하기에 충분해야 하지만, 전하의 효과적인 소산이 가능할 정도로 충분히 얇아야 한다. 층 (14)의 두께는 바람직하게는 5 ㎚ 내지 1 ㎛, 보다 바람직하게는 5 내지 80 ㎚의 범위 내이다.
통상적인 구조를 갖는 태양 전지는 임의로 엑시톤-차단층 및/또는 전자-전도층 (15)(EBL/ETL)을 포함한다. 엑시톤-차단층에 적합한 물질은 일반적으로 층 (13) 및/또는 (14)의 물질보다 더 큰 밴드갭을 갖는다. 이것은 첫째로 엑시톤을 반사할 수 있고 둘째로 층을 통해 전자를 잘 수송할 수 있다. 층 (15)을 위한 물질은 유기 또는 무기 물질을 포함할 수 있다. 적합한 유기 물질은 바람직하게는 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BCP), 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(Bphen), 1,3-비스[2-(2,2'-비피리딘-6-일)-1,3,4-옥사디아조-5-일]벤젠(BPY-OXD) 등에서 선택된다. 유기 물질을, 원한다면, 전자-전도 물질의 LUMO와 동일한 범위 내의 또는 그보다 더 낮은 HOMO를 갖는 n-도판트로써 도핑할 수 있다. 적합한 도판트는, 예를 들어, Cs2CO3, 피로닌(Pyronin) B(PyB), 로다민(Rhodamine) B, 코발토센 등이다. 전자-전도 성질을 갖는 층에서 사용되기에 적합한 무기 물질은 바람직하게는 ZnO 등에서 선택된다. 층 (15)이 존재하는 경우에, 그것의 두께는 바람직하게는 5 내지 500 ㎚, 보다 바람직하게는 10 내지 100 ㎚의 범위 내이다.
층 (16)은 음극이고 바람직하게는 낮은 일함수를 갖는 하나 이상의 화합물, 보다 바람직하게는 Ag, Al, Mg, Ca 등과 같은 금속을 포함한다. 층 (16)의 두께는 바람직하게는 약 10 ㎚ 내지 10 ㎛, 예를 들어 10 ㎚ 내지 60 ㎚의 범위 내이다.
추가의 적합한 실시양태에서, 본 발명의 태양 전지는 평탄한 헤테로접합 및 역구조를 갖는 개개의 전지로서 존재한다.
특정한 실시양태에서, 전지는 하기 구조를 갖는다:
- 적어도 부분적으로 전도성 층(음극) (11)
- 엑시톤-차단층 및/또는 전자-전도층 (12)
- 수용체 물질을 포함하는 층 (13)
- 공여체 물질을 포함하는 층 (14)
- 정공-전도층(정공 수송층, HTL) (15)
- 제2 전도성 층(후면 전극, 양극) (16)
층 (11) 내지 (16)을 위해 적합하고 바람직한 물질과 관련해서는, 통상적인 구조를 갖는 태양 전지 내의 상응하는 층에 대한 상기 설명을 참고하도록 한다.
추가의 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 태양 전지는 통상적인 구조를 갖는 개개의 전지로서 존재하고 벌크 헤테로접합을 갖는다. 특정한 실시양태에서, 전지는 하기 구조를 갖는다:
- 적어도 부분적으로 투명한 전도성 층(양극) (21)
- 정공-전도층(정공 수송층, HTL) (22)
- 벌크 헤테로접합의 형태의 공여체-수용체 헤테로접합을 형성하는, 공여체 물질 및 수용체 물질을 포함하는 혼합층 (23)
- 전자-전도층 (24)
- 엑시톤-차단층 및/또는 전자-전도층 (25)
- 제2 전도성 층(후면 전극, 음극) (26)
층 (23)은 광활성 물질로서, 예를 들어 공여체 물질로서 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함한다. 층 (23)은 보완적인 반도체 물질, 예를 들어 하나 이상의 풀레렌 또는 풀레렌 유도체를 수용체 물질로서 추가로 포함한다. 층 (23)은 특히 C60 또는 PCBM([6,6]-페닐-C61-부티르산 메틸 에스테르)를 수용체 물질로서 포함한다.
층 (21)과 관련해서는, 층 (11)에 대한 상기 설명을 전부 참고하도록 한다.
층 (22)와 관련해서는, 층 (12)에 대한 상기 설명을 전부 참고하도록 한다.
층 (23)은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 반도체 물질로서 포함하는 혼합층이다. 또한, 층 (23)은 하나 이상의 보완적인 반도체 물질을 포함한다. 상기에서 기술된 바와 같이, 층 (23)은 동시 증발 또는 통상적인 용매를 사용하는 용액 처리에 의해 제조될 수 있다. 혼합층은, 혼합층의 총 중량을 기준으로, 바람직하게는 10 내지 90 중량%, 보다 바람직하게는 20 내지 80 중량%의 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함한다. 혼합층은, 혼합층의 총 중량을 기준으로, 바람직하게는 10 내지 90 중량%, 보다 바람직하게는 20 내지 80 중량%의 하나 이상의 수용체 물질을 포함한다. 층 (23)의 두께는 최대량의 광을 흡수하기에 충분해야 하지만, 전하의 효과적인 소산이 가능할 정도로 충분히 얇아야 한다. 층 (23)의 두께는 바람직하게는 5 ㎚ 내지 1 ㎛, 보다 바람직하게는 5 내지 200 ㎚, 특히 5 내지 80 ㎚의 범위 내이다.
벌크 헤테로접합을 갖는 태양 전지는 전자-전도층 (24)(ETL)를 포함한다. 이러한 층은 하나 이상의 전자 수송 물질(ETM)을 포함한다. 층 (24)는 실질적으로 균일한 조성의 단일 층일 수 있거나 둘 이상의 서브층을 포함할 수 있다. 전자-전도층에 적합한 물질은 일반적으로 낮은 일함수 또는 이온화 에너지를 갖는다. 이온화 에너지는 바람직하게는 3.5 eV 이하이다. 적합한 유기 물질은 바람직하게는 상기에서 언급된 풀레렌 및 풀레렌 유도체, 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BCP), 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(Bphen), 1,3-비스[2-(2,2'-비피리딘-6-일)-1,3,4-옥사디아조-5-일]벤젠(BPY-OXD) 등에서 선택된다. 층 (24)에서 사용되는 유기 물질을, 원한다면, 전자-전도 물질의 LUMO와 동일한 범위 내의 또는 그보다 더 낮은 HOMO를 갖는 n-도판트로써 도핑할 수 있다. 적합한 도판트는, 예를 들어, Cs2CO3, 피로닌B(PyB), 로다민 B, 코발토센 등이다. 층 (23)가 존재하는 경우에, 그것의 두께는 바람직하게는 1 ㎚ 내지 1 ㎛, 특히 5 내지 60 ㎚의 범위 내이다.
층 (25)와 관련해서는, 층 (15)에 대한 상기 설명을 전부 참고하도록 한다.
층 (26)와 관련해서는, 층 (16)에 대한 상기 설명을 전부 참고하도록 한다.
벌크 헤테로접합 형태의 공여체-수용체 헤테로접합을 갖는 태양 전지는 상기에서 기술된 바와 같은 기상 침착 공정에 의해 제조될 수 있다. 침착 속도 및 침착 및 후열처리 동안의 기판 온도와 관련해서는, 상기 설명을 참고하도록 한다.
추가의 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 태양 전지는 역구조를 갖는 개개의 전지로서 존재하고 벌크 헤테로접합을 갖는다.
특히 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 태양 전지는 적층형 전지이다.
적층형 전지는 둘 이상의(예를 들어, 3, 4, 5개 등의) 서브전지(subcell)로 이루어진다. 단일 서브전지, 몇몇 서브전지, 또는 모든 서브전지는 광활성 공여체-수용체 헤테로접합을 가질 수 있다. 각각의 공여체-수용체 헤테로접합은 평탄한 헤테로접합 또는 벌크 헤테로접합의 형태일 수 있다. 바람직하게는, 공여체-수용체 헤테로접합 중 하나 이상은 벌크 헤테로접합의 형태이다. 본 발명에 따라, 하나 이상의 서브전지의 광활성 층은 화학식 I의 화합물을 포함한다. 바람직하게는, 하나 이상의 서브전지의 광활성 층은 화학식 I의 화합물 및 하나 이상의 풀레렌 또는 풀레렌 유도체를 포함한다. 보다 바람직하게는, 하나 이상의 서브전지의 광활성 층에서 사용되는 반도체 혼합물은 화학식 I의 화합물 및 C60 또는 [6,6]-페닐-C61-부티르산 메틸 에스테르로 이루어진다.
적층형 전지를 형성하는 서브전지는 병렬로 또는 직렬로 연결될 수 있다. 적층형 전지를 형성하는 서브전지는 바람직하게는 직렬로 연결된다. 바람직하게는 각각의 경우에 개개의 서브전지들 사이에는 추가의 재결합층이 존재한다. 개개의 서브전지는 동일한 극성을 갖고, 즉, 일반적으로 통상적인 구조를 갖는 전지 또는 역구조를 갖는 전지만이 서로 결합된다.
도 2는 본 발명의 적층형 전지의 기본 구조를 도시한다. 층 (31)은 투명 전도성 층이다. 적합한 물질은 상기에서 개개의 전지에 대해 명시된 것이다.
층 (32) 및 (34)는 서브전지를 구성한다. "서브전지"란 본원에서는 음극 및 양극을 갖지 않는, 상기에서 정의된 바와 같은 전지를 지칭한다. 서브전지는, 예를 들어, 모두 광활성 층 내의 (바람직하게는 풀레렌 또는 풀레렌 유도체, 특히 C60과 조합된) 본 발명에 따라 사용되는 화학식 I의 화합물을 갖거나, 반도체 물질들의 기타 조합, 예를 들어 C60과 징크 프탈로시아닌의 조합, C60과 올리고티오펜(예컨대 DCV5T)의 조합을 가질 수 있다. 또한, 개개의 서브전지는 염료 감응형 태양 전지 또는 중합체 전지로서 구성될 수도 있다.
모든 경우에, 입사광, 예를 들어 자연 태양광의 스펙트럼의 상이한 영역을 이용하는 물질의 조합이 바람직하다. 예를 들어, 본 발명에 따라 사용되는 화학식 I의 화합물과 풀레렌 또는 풀레렌 유도체의 조합은 태양광의 장파 영역에서 흡수한다. 예를 들어, 유럽 특허 출원 10166498.5에 기술된 바와 같은 하나 이상의 페릴렌 화합물을 기재로 하는 전지는 주로 단파장 범위에서 흡수한다. 따라서, 이러한 서브전지의 조합으로 이루어진 적층형 전지는 약 400 ㎚ 내지 900 ㎚의 범위에서 방사선을 흡수해야 한다. 따라서 적합한 서브전지의 조합은 이용되는 스펙트럼 범위를 확장시킬 것이다. 최적의 성능 성질을 위해, 광학적 간섭이 고려되어야 한다. 예를 들어, 비교적 단파장에서 흡수하는 서브전지는 보다 장파장에서 흡수하는 서브전지보다 금속 상부 접촉부에 더 가까이 배열되어야 한다.
층 (31)과 관련해서는, 층 (11) 및 (21)에 대한 상기 설명을 전부 참고하도록 한다.
층 (32) 및 (34)와 관련해서는, 평탄한 헤테로접합의 경우에는 층 (12) 내지 (15) 및 벌크 헤테로접합의 경우에는 층 (22) 내지 (25)에 대한 상기 설명을 전부 참고하도록 한다.
층 (33)은 재결합층이다. 재결합층은 하나의 서브전지로부터 유래된 전하 캐리어가 인접한 서브전지의 전하 캐리어와 결합할 수 있게 한다. 작은 금속 클러스터, 예컨대 Ag, Au 또는 고도로 n- 및 p-도핑된 층의 조합이 적합하다. 금속 클러스터의 경우에, 층 두께는 바람직하게는 0.5 내지 5 ㎚의 범위 내이다. 고도로 n- 및 p-도핑된 층의 경우에, 층 두께는 바람직하게는 5 내지 40 ㎚의 범위 내이다. 재결합층은 일반적으로 서브전지의 전자-전도층을 인접한 서브전지의 정공-전도층에 연결한다. 이러한 방식으로, 추가의 전지가 결합되어 적층형 전지를 형성할 수 있다.
층 (36)은 상부 전극이다. 물질은 서브전지의 극성에 따라 달라진다. 통상적인 구조를 갖는 서브전지의 경우에, 낮은 일함수를 갖는 금속, 예컨대 Ag, Al, Mg, Ca 등을 사용하는 것이 바람직하다. 역구조를 갖는 서브전지의 경우, 높은 일함수를 갖는 금속, 예컨대 Au 또는 Pt, 또는 PEDOT-PSS를 사용하는 것이 바람직하다.
직렬로 연결된 서브전지의 경우, 총 전압은 모든 서브전지의 개개의 전압의 합에 상응한다. 이와는 대조적으로, 총 전류는 하나의 서브전지의 최저 전류에 의해 제한된다. 이러한 이유로, 각각의 서브전지의 두께는 모든 서브전지가 실질적으로 동일한 전류를 갖도록 최적화되어야 한다.
상이한 종류의 공여체-수용체 헤테로접합의 예는 평탄한 헤테로접합을 갖는 공여체-수용체 이중층이거나, 헤테로접합은 혼성 평면-혼합 헤테로접합 또는 구배 벌크 헤테로접합 또는 어닐링된 벌크 헤테로접합으로서 구성된다.
혼성 평면-혼합 헤테로접합의 제조는 문헌 [Adv. Mater. 17, 66-70(2005)]에 기술되어 있다. 이러한 구조에서는, 수용체 물질과 공여체 물질의 동시 증발에 의해 형성된 혼합 헤테로접합층이 균일한 공여체 물질과 수용체 물질 사이에 존재한다.
본 발명의 특정한 실시양태에서, 공여체-수용체-헤테로접합은 구배 벌크 헤테로접합의 형태이다. 공여체 및 수용체 물질로 이루어진 혼합층에서, 공여체-수용체 비는 점진적으로 변화한다. 구배의 형태는 단계적 또는 선형일 수 있다. 단계적 구배의 경우에, 층 01은 예를 들어 100% 공여체 물질로 이루어지고, 층 02는 1 초과의 공여체/수용체 비를 갖고, 층 03는 1의 공여체/수용체 비를 갖고, 층 04는 1 미만의 공여체/수용체 비를 갖고, 층 05는 100%의 수용체 물질로 이루어진다. 선형 구배의 경우에, 층 01은, 예를 들어, 100%의 공여체 물질로 이루어지고, 층 02는 감소된 공여체/수용체의 비를 갖고, 즉 공여체 물질의 비율은 층 03의 방향으로 선형적으로 감소하고, 층 03는 100% 수용체 물질로 이루어진다. 상이한 공여체-수용체 비는 각각의 모든 물질의 침착 속도에 의해 제어될 수 있다. 상기 구조는 전하를 위한 침투(percolation) 경로를 촉진시킬 수 있다.
본 발명의 추가의 특정한 실시양태에서, 공여체-수용체 헤테로접합은 어닐링된 벌크 헤테로접합으로서 구성되고; 예를 들어 문헌 [Nature 425, 158-162, 2003]을 참고하도록 한다. 상기 태양 전지의 제조 공정은 금속 침착 전 또는 후의 어닐링 단계를 포함한다. 어닐링의 결과로, 공여체 물질과 수용체 물질은 분리될 수 있고, 이로써 보다 확장된 침투 경로가 초래된다.
본 발명의 추가의 특정한 실시양태에서, 유기 태양 전지는 평탄한 또는 제어된 헤테로접합 아키텍처를 갖도록 유기 증기상 침착에 의해 제조된다. 이러한 유형의 태양 전지는 문헌 [Materials, 4, 2005, 37]에 기술되어 있다.
본 발명의 유기 태양 전지는 바람직하게는 하나 이상의 보완적인 반도체와 접촉하는 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 하나 이상의 광활성 영역을 포함한다. 화학식 I의 화합물 외에도, 하기에서 열거되는 반도체 물질이 원칙적으로 본 발명에 따른 태양 전지에서 사용되기에 적합하다.
바람직한 추가의 반도체는 바람직하게는 C60, C70, C84, 페닐-C61-부티르산 메틸 에스테르([60]PCBM), 페닐-C71-부티르산 메틸 에스테르([71]PCBM), 페닐-C84-부티르산 메틸 에스테르([84]PCBM), 페닐-C61-부티르산 부틸 에스테르([60]PCBB), 페닐-C61-부티르산 옥틸 에스테르([60]PCBO), 티에닐-C61-부티르산 메틸 에스테르([60]ThCBM) 및 이들의 혼합물에서 선택되는 풀레렌 또는 풀레렌 유도체이다. C60, [60]PCBM 및 이들의 혼합물이 특히 바람직하다. 증발가능한 풀레렌, 예를 들어 C60 또는 C70이 바람직하다. 하나 이상의 화학식 I의 화합물과 조합된 풀레렌 및 풀레렌 유도체는 통상적으로 수용체로서 작용한다.
적합한 추가의 반도체는 하기 화학식의 페릴렌디이미드이다:
Figure pct00058
상기 식에서,
R11, R12, R13, R14, R21, R22, R23 및 R24 라디칼은 각각 독립적으로 수소, 할로겐 또는 할로겐 외의 기이고,
Y1은 O 또는 NRa이고, 여기서 Ra는 수소 또는 오르가닐 라디칼이고,
Y2는 O 또는 NRb이고, 여기서 Rb는 수소 또는 오르가닐 라디칼이고,
Z1, Z2, Z3 및 Z4는 각각 O이고,
여기서 Y1이 NRa인 경우에, Z1 라디칼과 Z2 라디칼 중 하나는 NRc일 수 있고, 여기서 Ra 라디칼과 Rc 라디칼은 함께 인접한 결합들 사이에 2 내지 5개의 원자를 갖는 가교기이고,
여기서 Y2가 NRb인 경우에, Z3 라디칼과 Z4 라디칼 중 하나는 NRd일 수 있고, 여기서 Rb 라디칼과 Rd 라디칼은 함께 인접한 결합들 사이에 2 내지 5개의 원자를 갖는 가교기이다.
적합한 페릴렌디이미드는, 예를 들어, 본원에서 참고된 WO 2007/074137, WO 2007/093643 및 WO 2007/116001에 기술되어 있다.
하나 이상의 화학식 I의 화합물과 조합된 페릴렌디이미드는 특히 페릴렌디이미드의 치환기에 따라 공여체 또는 수용체로서 작용할 수 있다. 통상적으로 하나 이상의 화학식 I의 화합물과 조합된 페릴렌디이미드는 수용체로서 작용하는 반면에, 강한 공여체로서 작용하는 치환기, 예를 들어 아릴옥시 또는 아미노 기를 갖는 페릴렌디이미드는 공여체로서도 작용할 수 있다.
추가의 적합한 반도체는 티오펜 화합물이다. 이것은 바람직하게는 티오펜, 올리고티오펜 및 그의 치환된 유도체에서 선택된다. 적합한 올리고티오펜은 콰테르티오펜, 퀸퀘티오펜, 섹시티오펜, α,ω-디(C1-C8)알킬올리고티오펜, 예컨대 α,ω-디헥실콰테르티오펜, α,ω-디헥실퀸퀘티오펜 및 α,ω-디헥실섹시티오펜, 폴리(알킬티오펜), 예컨대 폴리(3-헥실티오펜), 비스(디티에노티오펜), 안트라디티오펜 및 디알킬안트라디티오펜, 예컨대 디헥실안트라디티오펜, 페닐렌티오펜(P-T) 올리고머 및 그의 유도체, 특히 α,ω-알킬-치환된 페닐렌티오펜 올리고머이다.
반도체로서 적합한 추가의 티오펜 화합물은 바람직하게는α,α'-비스(2,2-디시아노비닐)퀸퀘티오펜(DCV5T), (3-(4-옥틸페닐)-2,2'-비티오펜)(PTOPT), WO 2006/092124에 기술된 바와 같은 수용체-치환된 올리고티오펜과 같은 화합물에서 선택된다.
하나 이상의 화학식 I의 화합물과 조합된 티오펜 화합물은 통상적으로 공여체로서 작용한다.
공여체로서 적합한 추가의 반도체는 WO 2010/049512에 기술된 바와 같은 메로시아닌이다.
상기에서 언급된 모든 반도체는 도핑될 수 있다. 반도체의 전도성은 도판트를 사용한 화학적 도핑 기술에 의해 증가될 수 있다. 유기 반도체 물질은 정자-전도 물질의 LUMO 에너지 준위와 유사한 또는 그보다 더 높은 HOMO 에너지 준위를 갖는 n-도판트로써 도핑될 수 있다. 유기 반도체 물질은 정공-전도 물질의 HOMO 에너지 준위와 유사한 또는 그보다 더 높은 LUMO 에너지 준위를 갖는 p-도판트로써 도핑될 수 있다. 즉, n-도핑의 경우에, 전자는 공여체로서 작용하는 도판트로부터 방출되는 반면에, p-도핑의 경우에 도판트는 전자를 수용하는 수용체로서 작용한다.
본 발명에 따른 화학식 I의 화합물 및 p-반도체에 적합한 도판트는 일반적으로, 예를 들어, WO3, MoO3, 2,3,5,6-테트라플루오로-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄(F4-TCNQ), 3,6-디플루오로-2,5,7,7,8,8-헥사시아노퀴노디메탄, 디클로로디시아노퀴논(DDQ) 또는 테트라시아노퀴노디메탄(TCNQ)에서 선택된다. 바람직한 도판트는 3,6-디플루오로-2,5,7,7,8,8-헥사시아노퀴노디메탄이다.
추가의 적합한 도판트는, 예를 들어, Cs2CO3, LiF, 피로닌 B(PyB), 로다민 유도체, 코발토센 등에서 선택된다. 바람직한 도판트는 피로닌 B 및 로다민 유도체, 특히 로다민 B이다.
도판트는, 도핑될 반도체의 양을 기준으로, 전형적으로 10 mol% 이하, 바람직하게는 5 mol% 이하의 양으로 사용된다.
본 발명은 또한, 상부 전극, 하부 전극, 전계발광층 및 임의로 보조층을 포함하며, 상기 전극들 중 하나 이상이 투명한, 상기에서 정의된 바와 같은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 전계발광(EL) 배열물을 제공한다. EL 배열물은 전기적 전압이 인가될 때 전류가 흐르면서 광을 방출한다는 것을 특징으로 한다. 상기 배열물은 오래 전에 산업 및 기술에서 발광 다이오드(LED)로서 공지되었다. 양전하(정공)와 음전하(전자)가 결합하면서 광을 방출함으로써 광이 방출된다. 본 출원에서는 전계발광 배열물이라는 용어와 유기 발광 다이오드(OLED)라는 용어는 동의어로서 사용된다. 대체로, EL 배열물은 여러 층들로부터 구성된다. 이러한 층들 중 하나 이상은 하나 이상의 유기 전하 수송 화합물을 함유한다. 층 구조는 원칙적으로는 하기와 같다:
1. 캐리어, 기판
2. 기본 전극(양극)
3. 정공-주입층
4. 정공-수송층
5. 발광층
6. 전자-수송층
7. 전자-주입층
8. 상부 전극(음극)
9. 접촉부
10. 커버링, 봉지재
이러한 구조는 가장 일반적인 경우를 나타내며, 하나의 층이 여러 역할을 수행하도록 개개의 층들이 생략됨으로써 단순화될 수 있다. 가장 간단한 경우에, EL 배열물은 두 개의 전극으로 이루어지고 상기 전극들 사이에는 광의 방출을 비롯한 모든 기능을 수행하는 유기 층이 배열된다. 유기 발광 다이오드의 구조 및 그의 제조 공정은 원칙적으로는, 예를 들어 WO 2005/019373을 통해, 해당 분야의 숙련자에게 공지되어 있다. OLED의 개개의 층들에 적합한 물질은, 예를 들어, WO 00/70655에 개시되어 있다. 본원에서는 이러한 문헌의 개시 내용을 참고하도록 한다. 원칙적으로는 본 발명에 따른 OLED를 해당 분야의 숙련자에게 공지된 방법을 사용하여 제조할 수 있다. 첫 번째 실시양태에서, 개개의 층을 적합한 기판 상에 연속적으로 증착시킴으로써 OLED를 제조한다. 증착의 경우에, 통상적인 기술, 예컨대 열적 증발, 화학적 증착 등을 사용할 수 있다. 대안적인 실시양태에서, 유기 층을, 해당 분야의 숙련자에게 공지된 코팅 기술을 사용하여, 적합한 용매 중의 용액 또는 분산액으로부터 코팅할 수 있다.
투명 캐리어, 예컨대 유리 또는 플라스틱 막(예를 들어 폴리에스테르, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카르보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리술폰, 폴리이미드 호일)이 기판 1로서 적합하다. a) 금속 산화물, 예를 들어 인듐-주석 산화물(ITO), 주석 산화물(NESA) 등 및 b) 반투명 금속 막, 예를 들어 Au, Pt, Ag, Cu 등이 투명한 전도성 물질로서 적합하다.
화학식 I의 화합물은 바람직하게는 전하 수송 물질(전자 전도체)로서 작용한다. 따라서, 상기에서 기술된 바와 같은 하나 이상의 화학식 I의 화합물은 바람직하게는 정공-주입층, 정공 수송층 또는 투명 전극의 일부로서 사용된다.
본 발명에 따른 EL 용도에서, 저분자량이거나 올리고머성일 뿐만 아니라 중합체성인 물질이 발광층 5로서 사용될 수 있다. 상기 물질은 광발광성임을 특징으로 한다. 따라서, 적합한 물질은 예를 들어 올리고머를 형성하거나 중합체 내로 혼입되는 형광 염료 및 형광 생성물이다. 상기 물질의 예는 쿠마린, 페릴렌, 안트라센, 페난트렌, 스틸벤, 디스티릴, 메틴 또는 금속 착물, 예컨대 Alq3(트리스(8-히드록시퀴놀리네이토)알루미늄) 등이다. 적합한 중합체는 임의로 치환된 페닐렌, 페닐렌 비닐렌, 또는 중합체 측쇄 또는 중합체 주쇄 내의 형광 세그먼트를 갖는 중합체를 포함한다. 상세한 목록은 EP-A-532 798에 수록되어 있다. 바람직하게는, 휘도를 증가시키기 위해서, 전자-주입층 또는 정공-주입층(3 및/또는 7)이 EL 배열물 내로 혼입될 수 있다. 전하(정공 및/또는 전자)를 수송하는 많은 유기 화합물이 문헌에 기술되어 있다. 주로 예를 들어 고진공에서 진공 증발되는 저분자량 물질이 사용된다. 물질의 종류 및 그의 용도에 대한 포괄적인 개론이 예를 들어 하기 공보에 수록되어 있다: EP-A 387 715, US 4,539,507, US 4,720,432 및 US 4,769,292. 바람직한 물질은 OLED의 투명 전극에서 사용될 수 있는 PEDOT(폴리-(3,4-에틸렌디옥시티오펜))이다.
본 발명에 따라 화학식 I의 화합물을 사용한 결과로, 높은 효율을 갖는 OLED를 수득할 수 있다. 본 발명의 OLED는 전계발광이 유용한 모든 소자에서 사용될 수 있다. 적합한 소자는 바람직하게는 고정식 및 이동식 시각 디스플레이 유닛에서 선택된다. 고정식 시각 디스플레이 유닛은, 예를 들어, 컴퓨터, 텔레비젼의 시각 디스플레이 유닛, 인쇄기, 주방 가전 및 광고 패널, 조명 및 정보 패널의 시각 디스플레이 유닛이다. 이동식 시각 디스플레이 유닛은, 예를 들어, 휴대폰, 랩탑 컴퓨터, 디지털 카메라, 차량의 시각 디스플레이 유닛, 버스 및 열차의 목적지 디스플레이이다. 더욱이, 화학식 I의 화합물은 역구조를 갖는 OLED에서 사용될 수 있다. 이러한 역구조 OLED 내의 화학식 I의 화합물은 또한 바람직하게는 발광층에서 사용된다. 역구조 OLED의 구조 및 여기에서 전형적으로 사용되는 물질은 해당 분야의 숙련자에게 공지되어 있다.
화학식 I의 화합물을 전하 수송 물질 또는 엑시톤 수송 물질로서 사용하기 전에, 이것을 정제 공정에 적용하는 것이 바람직할 수 있다. 적합한 정제 공정은 통상적인 칼럼 기술 및 화학식 I의 화합물을 기상으로 변환시킴을 포함한다. 여기에는 승화 또는 PVD(물리적 증착)에 의한 정제가 포함된다.
본 발명은 하기 비제한적인 실시예와 관련해서 상세하게 예시된다.
실시예
I. 화학식 I의 화합물의 제조
실시예 1:
N,N'-비스(2,6-디이소프로필페닐)-5H,12H-카르바졸로[2,3-b]카르바졸[6,7:13,14]-비스(디카르복스이미드)
Figure pct00059
N,N'-디-(2',6'-디이소프로필페닐)-2,6-디브로모나프탈렌-1,4,5,8-테트라카르복실산 비스이미드를 S. 코핀 등에 의해 문헌 [J. Mater. Chem. 2007, 17, 4139-4146]에 기술된 바와 같이 합성하였다. 사용된 2,6-디브로모나프탈렌이무수물을 C. 탈락커 등에 의해 문헌 [J. Org. Chem. 2006, 71, 8098-8105]에 기술된 바와 같이 합성하였다.
N,N'-디-(2',6'-디이소프로필페닐)-2,6-디브로모나프탈렌-1,4,5,8-테트라카르복실산 비스이미드(60.0 ㎎, 80.6 μmol), 2-브로모아닐린(38.8 ㎎, 0.226 mmol), Pd(OAc)2(5.4 ㎎, 0.024 mmol) 및 K2CO3(22.3 ㎎, 0.161 mmol)을 아르곤 하에 두었고 무수 디메틸포름아미드(DMF)(5 ㎖)를 첨가하였다. 혼합물을 오일조(175℃)에서 2시간 동안 환류시켰다. 용매를 감압 하에서 제거하고 잔류물을 칼럼 크로마토그래피(디클로로메탄/펜탄 1:1) 및 재순환-GPC를 통해 정제하여 흑색 고체(7.2 ㎎, 12%)를 수득하였다.
Figure pct00060
HRMS (ESI, 아세토니트릴/CHCl3 1:1, 포스-모드(pos-mode)): C50H45N4O4에 대한 계산치 765.3435. 실측치 765.3433.
실시예 2:
N,N'-비스(2,6-디이소프로필페닐)-5H,12H-2,9-디클로로-카르바졸로[2,3-b]카르바졸[6,7:13,14]비스(디카르복스이미드)
Figure pct00061
N,N'-비스(2,6-디이소프로필페닐)-5H,12H-카르바졸로[2,3-b]카르바졸[6,7:13,14]-비스(디카르복스이미드)(28.0 ㎎, 36.6 μmol) 및 N-클로로숙신이미드(NCS)(9.8 ㎎, 73.4 ㎎)를 메틸렌 클로라이드(4 ㎖)에 용해시키고, 실온에서 2일 동안 교반하였다. 추가의 분취량의 NCS(10.0 ㎎, 74.9 μmol)를 첨가하고 환류 가열하였다. 15일 후에 반응 혼합물을 실온으로 냉각시켰다. 용매를 감압 하에서 제거하였다. 잔류물을 칼럼 크로마토그래피(메틸렌 클로라이드/펜탄 1:1)를 통해 정제하였다. 녹색 고체 10 ㎎(이론치의 32%)을 수득하였다.
Figure pct00062
HRMS (ESI, 아세토니트릴/CHCl3 1:1, 포스-모드): C50H43Cl2N4O4에 대한 계산치 833.2656, 실측치 833.2660.
실시예 3:
N,N'-비스(2,6-디이소프로필페닐)-5H,12H-2,9-디시아노-카르바졸로[2,3-b]카르바졸[6,7:13,14]비스(디카르복스이미드)
Figure pct00063
N,N'-디-(2,6-디이소프로필페닐)-2,6-디브로모-나프탈렌-1,4:5,8-비스(디카르복스이미드)(163 ㎎, 0.219 mmol), 4-아미노-3-브로모-벤조니트릴(92.3 ㎎, 0.468 mmol), 팔라듐 아세테이트(8.0 ㎎, 35.6 μmol), 탄산칼륨(61.7 ㎎, 0.446 mmol) 및 테트라부틸암모늄 브로마이드(142 ㎎, 0.440 mmol)를 아르곤 하에서 무수 DMF(5 ㎖)에 첨가하였다. 반응 혼합물을 50분 동안 환류 가열하였다. 용매를 실온으로 냉각시킨 후에 감압 하에서 제거하였다. 잔류물을, 용출제로서 메틸렌 클로라이드를 사용하는 칼럼 크로마토그래피를 통해 정제하였다. 생성물을 함유하는 분획을 농축 건조시키고, 이어서 클로로포름(2 ㎖)에 현탁시켰다. 현탁액을 환류 가열하고 실온으로 냉각시킨 후에 여과하였다. 녹색 잔류물(29 ㎎, 이론치의 16%)을 수득하였다.
Figure pct00064
HRMS (ESI, 아세토니트릴/CHCl3 1:1, 포스-모드): C52H43N6O4에 대한 계산치 815.3340; 실측치 815.3336.
실시예 4:
N,N'-비스(2,6-디이소프로필페닐)-5H,12H-1,3,6,8-테트라키스(트리플루오르메틸)-카르바졸로[2,3-b]카르바졸[6,7:13,14]비스(디카르복스이미드)
Figure pct00065
N,N'-디-(2,6-디이소프로필페닐)-2,6-디브로모-나프탈렌-1,4:5,8-비스(디카르복스이미드)(295 ㎎, 0.396 mmol), 2-브로모-3,5-비스(트리플루오로메틸)-아닐린(310 ㎎, 1.01 mmol), 팔라듐 아세테이트(13.6 ㎎, 60.6 μmol), 탄산칼륨(111 ㎎, 0.803 mmol) 및 테트라부틸암모늄 브로마이드(261 ㎎, 0.810 mmol)를 아르곤 하에서 무수 DMF(7 ㎖)에 첨가하였다. 반응 혼합물을 90분 동안 135℃로 가열하였고, 이어서 1시간 동안 150℃로 환류 가열하였다. 용매를 실온으로 냉각시킨 후에 감압 하에서 제거하였다. 잔류물을, 용출제로서 메틸렌 클로라이드/펜탄 3:2를 사용하는 칼럼 크로마토그래피를 통해 정제하였다. 생성물을 함유하는 용출제 분획을 농축 건조시키고(47.6 ㎎), 이어서 클로로포름(2 ㎖)에 현탁시켰다. 현탁액을 환류 가열하고 실온으로 냉각시킨 후에 여과하였다. 진한 녹색 잔류물(34.0 ㎎, 이론치의 8%)을 수득하였다.
Figure pct00066
HRMS (ESI, 아세토니트릴/CHCl3 1:1, 포스-모드): C54H41F16N4O4에 대한 계산치: 1037.2931; 실측치: 1037.2926.
실시예 5
N,N'-비스(2-에틸헥실)-5H,12H-카르바졸로[2,3-b]카르바졸[6,7:13,14]비스(디카르복스이미드)
Figure pct00067
N,N'-디-(2-에틸헥실)-2,6-디브로모-나프탈렌-1,4:5,8-비스(디카르복스이미드)(156 ㎎, 0.241 mmol), 2-브로모-아닐린(177 ㎎, 0.68 mmol), 팔라듐 아세테이트(18.2 ㎎, 0.081 mmol), 탄산칼륨(66.0 ㎎, 0.478 mmol)을 아르곤 하에서 무수 DMF(10 ㎖)에 첨가하였다. 반응 혼합물을 50분 동안 환류 가열하였다. 용매를 실온으로 냉각시킨 후에 감압 하에서 제거하였다. 잔류물을, 용출제로서 메틸렌 클로라이드/펜탄 1:1을 사용하는 칼럼 크로마토그래피를 통해 정제하였다. 진한 색 잔류물(16 ㎎, 이론치의 10%)을 수득하였다.
Figure pct00068
II. 트랜지스터 특성의 결정 방법
실시예 6
고도로 도핑된 p-형 규소 (100) 웨이퍼(0.01-0.02 Ω·㎝)를 기판 A로서 사용하였다. 두께 100 ㎚의 열적 성장한 SiO2 층을 갖는 고도로 도핑된 p-형 규소 (100) 웨이퍼(0.005-0.02 Ω·㎝)(커패시턴스 34 nF/㎝2)를 기판 B로서 사용하였다.
기판 A 상에, 30 nm 두께의 알루미늄층을, 2 × 10-6 mbar의 압력 및 1 ㎚/s의 증발 속도에서, 텅스텐 와이어로부터 레이볼드 유니벡스(Leybold UNIVEX) 300 진공 증발기에서 열적 증발을 통해 침착시킨다. 알루미늄층의 표면을 옥스포드(Oxford) 반응성 이온 식각기(RIE, 산소 유속: 30　sccm, 압력: 10 mTorr, 플라스마 출력: 200　W, 플라스마 지속 시간 30초)에서 산소 플라스마에 단시간 노출시킴으로써 산화시키고, 이어서 기판을 포스폰산의 2-프로판올 용액(C14H29PO(OH)2[TDPA]의 1 mMol 용액)에 침지시키고 용액에 1시간 동안 놓아두어 알루미늄 산화물 표면 상에 포스폰산 분자의 자기-조립된 단층(SAM)을 형성한다. 기판을 용액으로부터 꺼내어 순수한 2-프로판올로써 헹구고, 질소 스트림에서 건조시키고, 100℃의 온도의 핫플레이트 상에 10 분 동안 놓아 둔다. 기판 A 상의 AlOx/SAM 게이트 유전체의 총 커패시턴스는 C14H29PO(OH)2의 경우에 810 nF/㎝2이다.
도 1은 기판 A인, 실시예 6의 TFT의 특징적인 데이터를 보여준다.
기판 B 상에, 캠브리지 나노테크 사반나(Cambridge NanoTech Savannah)에서 원자 층 침착(250℃의 기판 온도에서 80회 사이클)을 통해 약 8 nm 두께의 Al2O3 층을 침착시킨다. 알루미늄 산화물 층의 표면을 옥스포드 반응성 이온 식각기(RIE, 산소 유속: 30　sccm, 압력: 10 mTorr, 플라스마 출력: 200　W, 플라스마 지속 시간 30초)에서 산소 플라스마에 단시간 노출시킴으로써 활성화시키고, 이어서 기판을 포스폰산의 2-프로판올 용액(C7F15C11H22PO(OH)2[FODPA]의 1 mMol 용액)에 침지시키고 용액에 1시간 동안 놓아두어 알루미늄 산화물 표면 상에 포스폰산 분자의 자기-조립된 단층(SAM)을 형성한다. 기판을 용액으로부터 꺼내어 순수한 2-프로판올로써 헹구고, 질소 스트림에서 건조시키고, 100℃의 온도의 핫플레이트 상에 10 분 동안 놓아 둔다. 기판 B 상의 SiO2/AlOx/SAM 게이트 유전체의 총 커패시턴스는 (포스폰산의 종류에 상관 없이) 32 nF/㎝2이다. 웨이퍼의 접촉각은 TDPA-처리된 기판 상에서는 108 °이고, FODPA-처리된 기판 상에서는 118 °이다.
도 2는 기판 B인, 실시예 6의 TFT의 특징적인 데이터를 보여준다.
유기 반도체의 30 ㎚ 두께의 막을, 2 × 10-6 mbar의 압력 및 0.3 ㎚/s의 증발 속도에서, 몰리브데넘 보트로부터 레이볼드 유니벡스 300 진공 증발기에서 열적 승화를 통해 침착시킨다.
소스 및 드레인 접촉부를 위해, 30 ㎚의 금을, 2 × 10-6 mbar의 압력 및 0.3 ㎚/s의 증발 속도에서, 텅스텐 보트로부터 레이볼드 유니벡스 300 진공 증발기에서 새도우 마스크를 통해 증발시킨다. 트랜지스터는 10 내지 100 ㎛의 범위의 채널 길이(L) 및 50 내지 1000 ㎛의 범위의 채널 너비(W)를 갖는다.
실리콘 웨이퍼의 후면과 접촉할 수 있도록, (트랜지스터의 게이트 전극으로도 작용하는) 웨이퍼 후면을 긁고 은 잉크로써 코팅한다.
트랜지스터의 전기적 특성을, 아질런트(Agilent) 4156C 반도체 파라메터 분석기를 사용하여 마이크로마니퓰레이터(Micromanipulator) 6200 프로브 스테이션 상에서 측정한다. 모든 측정을 공기 중에서 실온에서 수행한다. 프로브 바늘을 금 접촉부 상에 조심스럽게 내려 놓음으로써 트랜지스터의 소스 및 드레인 접촉부와 접촉시킨다. 게이트 전극은 측정 동안에 웨이퍼가 놓이는 금속 기판 홀더를 통해 접촉된다.
전달 곡선을 수득하기 위해서, 드레인-소스 전압(VDS)을 (기판 A의 경우에) 3 V 또는 (기판 B의 경우에) 40 V에서 유지한다. 게이트-소스 전압 VGS를 0.03 V의 간격으로 0 내지 3 V의 중간 속도(기판 A) 또는 0.4 V의 간격으로 0 내지 40 V의 중간 속도(기판 B)에서 스윕(sweep)한다. 전하-캐리어 이동도를 포화 영역에서 (ID)1/2 대 VGS의 기울기로부터 알아낸다.
출력 특성을 얻기 위해서 드레인-소스 전압(VDS)을 0.03 V의 간격으로 0 내지 3 V의 중간 속도(기판 A) 또는 0.4 V의 간격으로 0 내지 40 V의 중간 속도(기판 B)에서 스윕하는 반면에, 게이트-소스 전압 VGS를 8 가지의 상이한 전압 이하로 유지한다(예를 들어 기판 A의 경우에 0, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3 V, 또는 기판 B의 경우에 0, 10, 20, 30, 40 V).
표 5에는 주위 공기에서 측정된 특정한 기판 온도(Tsub)에서 얇은 게이트 유전체(기판 A) 및 두꺼운 게이트 유전체(기판 B)를 사용한, 실시예 1의 화합물에 대한 전계 효과 이동도(μ) 및 전류 점멸비(Ion/Ioff)가 기록되어 있다.
<표 5>
Figure pct00069

Claims (28)

  1. 하기 화학식 I의 화합물:
    <화학식 I>
    Figure pct00070

    상기 식에서,
    R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 및 각각의 경우에 비치환 또는 치환된 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 및 헤타릴에서 선택되고,
    R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 및 각각의 경우에 비치환 또는 치환된 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 및 헤타릴에서 선택되고,
    R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 및 R12는 독립적으로 수소,
    각각의 경우에 비치환 또는 치환된 알킬, 알콕시, 알킬티오, (모노알킬)아미노, (디알킬)아미노, 시클로알킬, 시클로알콕시, 시클로알킬티오, (모노시클로알킬)아미노, (디시클로알킬)아미노, 헤테로시클로알킬, 헤테로시클로알콕시, 헤테로시클로알킬티오, (모노헤테로시클로알킬)아미노, (디헤테로시클로알킬)아미노, 아릴, 아릴옥시, 아릴티오, (모노아릴)아미노, (디아릴)아미노, 헤타릴, 헤타릴옥시, 헤타릴티오, (모노헤타릴)아미노, (디헤타릴)아미노,
    할로겐, 히드록시, 메르캅토, 시아노, 니트로, 시아네이토, 티오시아네이토, 포르밀, 아실, 카르복시, 카르복실레이트, 알킬카르보닐옥시, 카르바모일, 알킬아미노카르보닐, 디알킬아미노카르보닐, 술포, 술포네이트, 술포아미노, 술파모일, 알킬술포닐, 아릴술포닐, 아미디노, NE1E2(여기서 E1 및 E2는 각각 독립적으로 수소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤타릴에서 선택됨)에서 선택되고,
    여기서 각각의 경우에 R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 및 R12 라디칼에서 선택된 둘 이상의 인접한 라디칼은, 이들과 결합된 벤젠 고리의 탄소 원자와 함께, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8개의 추가의 고리를 갖는 융합된 고리 시스템일 수도 있다.
  2. 제1항에 있어서, 라디칼 R1, R2, R3 및 R4 중 하나 이상이 하기 라디칼에서 선택되는 것인 화합물:
    <화학식 A.1>
    Figure pct00071

    <화학식 A.2>
    Figure pct00072

    <화학식 A.3>
    Figure pct00073

    <화학식 A.4>
    Figure pct00074

    <화학식 A.5>
    Figure pct00075

    <화학식 A.6>
    Figure pct00076

    <화학식 A.7>
    Figure pct00077

    <화학식 A.8>
    Figure pct00078

    <화학식 A.9>
    Figure pct00079

    <화학식 A.10>
    Figure pct00080

    <화학식 A.11>
    Figure pct00081

    <화학식 A.12>
    Figure pct00082

    <화학식 A.13>
    Figure pct00083

    <화학식 A.14>
    Figure pct00084

    <화학식 A.15>
    Figure pct00085

    <화학식 A.16>
    Figure pct00086

    상기 식에서,
    #는 질소 원자에 대한 결합 부위를 나타내고,
    A는, 존재하는 경우에, -O- 및 -S-에서 선택되는 하나 이상의 비-인접기가 개재될 수 있는 C1-C10-알킬렌기이고,
    y는 0 또는 1이고,
    화학식 A.5, A.8, A.11 및 A.14에서, 잔기 Rh는 서로 독립적으로 C1-C30-알킬, C1-C30-플루오로알킬, 플루오린, 염소, 브로민, NE1E2, 니트로 및 시아노로부터 선택되고, 여기서 E1 및 E2는 서로 독립적으로 수소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤타릴이고,
    화학식 A.6, A.7, A.9, A.10, A.12, A.13, A.15 및 A.16에서, 잔기 Ri는 서로 독립적으로 C1-C30-알킬에서 선택되고,
    x는 화학식 A.5, A.6 및 A.7에서 1, 2, 3, 4 또는 5이고,
    화학식 A.8, A.9 및 A.10에서 1, 2, 3 또는 4이고,
    화학식 A.11, A.12 및 A.13에서 1, 2 또는 3이고,
    화학식 A.14, A.15 및 A.16에서 1 또는 2이다.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 라디칼 R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 및 R12 중 하나 이상이 하기 라디칼에서 선택되는 것인 화합물:
    <화학식 B.1>
    Figure pct00087

    <화학식 B.2>
    Figure pct00088

    <화학식 B.3>
    Figure pct00089

    <화학식 B.4>
    Figure pct00090

    <화학식 B.5>
    Figure pct00091

    <화학식 B.6>
    Figure pct00092

    <화학식 B.7>
    Figure pct00093

    <화학식 B.8>
    Figure pct00094

    <화학식 B.9>
    Figure pct00095

    <화학식 B.10>
    Figure pct00096

    <화학식 B.11>
    Figure pct00097

    <화학식 B.12>
    Figure pct00098

    <화학식 B.13>
    Figure pct00099

    <화학식 B.14>
    Figure pct00100

    <화학식 B.15>
    Figure pct00101

    <화학식 B.16>
    Figure pct00102

    상기 식에서,
    #는 질소 원자에 대한 결합 부위를 나타내고,
    B는, 존재하는 경우에, -O-, -S-, 또는 -O- 및 -S-에서 선택되는 하나 이상의 비-인접기가 개재되고/거나 그에 의해 종결될 수 있는 C1-C10-알킬렌에서 선택되는 2가 가교기이고,
    q는 0 또는 1이고,
    화학식 B.5, B.8, B.11 및 B.14에서, 잔기 Re는 C1-C30-알킬, C1-C30-플루오로알킬, 플루오린, 염소, 브로민, NE1E2, 니트로 및 시아노에서 서로 독립적으로 선택되고, 여기서 E1 및 E2는 서로 독립적으로 수소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤타릴이고,
    화학식 B.6, B.7, B.9, B.10, B.12, B.13, B.15 및 B.16에서, 잔기 Rf는 서로 독립적으로 C1-C30-알킬에서 선택되고,
    p는 화학식 B.5, B.6 및 B.7에서 1, 2, 3, 4 또는 5이고,
    화학식 B.8, B.9 및 B.10에서 1, 2, 3 또는 4이고,
    화학식 B.11, B.12 및 B.13에서 1, 2 또는 3이고,
    화학식 B.14, B.15 및 B.16에서 1 또는 2이다.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 라디칼 R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 및 R12 중 하나 이상이 선형 C1-C30-알킬 라디칼 또는 분지형 C3-C30-알킬 라디칼인 화합물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 라디칼 R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 및 R12 중 하나 이상이 하기 화학식 C의 라디칼에서 선택되는 것인 화합물:
    <화학식 C>
    Figure pct00103

    상기 식에서,
    #는 결합 부위이고,
    m은 0 또는 1이고,
    Rd 및 Re는 독립적으로 C1- 내지 C30-알킬에서 선택된다.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 라디칼 R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 및 R12 중 하나 이상이 하기 화학식 C1의 라디칼에서 선택되는 것인 화합물:
    <화학식 C1>
    Figure pct00104

    상기 식에서,
    #는 결합 부위이고,
    Rd 및 Re는 독립적으로 C1- 내지 C28-알킬에서 선택되고, 여기서 Rd 및 Re 라디칼의 탄소 원자들의 합은 2 내지 29의 정수이다.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 라디칼 R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 및 R12 중 하나 이상이 퍼플루오로-C1-C30-알킬, 1H,1H-퍼플루오로-C2-C30-알킬 또는 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로-C3-C30-알킬에서 선택되는 것인 화합물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, R1과 R2가 동일한 의미를 갖는 것인 화합물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, R3과 R4가 동일한 의미를 갖는 것인 화합물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, R1과 R2가 둘 다 2,6-디이소프로필페닐인 화합물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, R3과 R4가 둘 다 수소인 화합물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    R5가 R9와 동일한 의미를 갖고,
    R6이 R10과 동일한 의미를 갖고,
    R7이 R11과 동일한 의미를 갖고,
    R8이 R12와 동일한 의미를 갖는 것인 화합물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 및 R12가 모두 수소인 화합물.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, R5, R6, R8, R9, R10 및 R12가 모두 수소이고 R7 및 R11이 Cl인 화합물.
  15. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, R5, R6, R8, R9, R10 및 R12가 모두 수소이고 R7 및 R11이 F인 화합물.
  16. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, R5, R6, R8, R9, R10 및 R12가 모두 수소이고 R7 및 R11이 Br인 화합물.
  17. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, R5, R6, R8, R9, R10 및 R12가 모두 수소이고 R7 및 R11이 CN인 화합물.
  18. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, R5, R7, R9 및 R11이 수소이고 R6, R8, R10 및 R12가 CF3인 화합물.
  19. 하기 화학식 II의 2,6-디브로모나프탈렌-1,4,5,8-테트라카르복실산 비스이미드를 하기 화학식 IIIa의 화합물 및 임의로 상이한 하기 화학식 IIIb의 화합물과 반응시키는, 하기 화학식 I의 화합물의 제조 방법:
    <화학식 I>
    Figure pct00105

    <화학식 II>
    Figure pct00106

    <화학식 IIIa>
    Figure pct00107

    <화학식 IIIb>
    Figure pct00108

    상기 식에서,
    R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 및 각각의 경우에 비치환 또는 치환된 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 및 헤타릴에서 선택되고,
    R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 및 각각의 경우에 비치환 또는 치환된 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 및 헤타릴에서 선택되고,
    R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 및 R12는 독립적으로 수소,
    각각의 경우에 비치환 또는 치환된 알킬, 알콕시, 알킬티오, (모노알킬)아미노, (디알킬)아미노, 시클로알킬, 시클로알콕시, 시클로알킬티오, (모노시클로알킬)아미노, (디시클로알킬)아미노, 헤테로시클로알킬, 헤테로시클로알콕시, 헤테로시클로알킬티오, (모노헤테로시클로알킬)아미노, (디헤테로시클로알킬)아미노, 아릴, 아릴옥시, 아릴티오, (모노아릴)아미노, (디아릴)아미노, 헤타릴, 헤타릴옥시, 헤타릴티오, (모노헤타릴)아미노, (디헤타릴)아미노,
    할로겐, 히드록시, 메르캅토, 시아노, 니트로, 시아네이토, 티오시아네이토, 포르밀, 아실, 카르복시, 카르복실레이트, 알킬카르보닐옥시, 카르바모일, 알킬아미노카르보닐, 디알킬아미노카르보닐, 술포, 술포네이트, 술포아미노, 술파모일, 알킬술포닐, 아릴술포닐, 아미디노, NE1E2(여기서 E1 및 E2는 각각 독립적으로 수소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤타릴임)에서 선택된다.
  20. 하나 이상의 게이트 구조물, 소스 전극 및 드레인 전극, 및 반도체 물질로서 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에서 정의된 바와 같은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 갖는 기판을 포함하는 유기 전계 효과 트랜지스터.
  21. 다수의 유기 전계 효과 트랜지스터를 포함하며, 상기 전계 효과 트랜지스터의 적어도 몇몇이 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에서 정의된 바와 같은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 것인 기판.
  22. 제21항에서 정의된 바와 같은 하나 이상의 기판을 포함하는 반도체 유닛.
  23. 상부 전극, 하부 전극, 전계발광층 및 임의로 보조층을 포함하며, 상기 전극들 중 하나 이상이 투명한, 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에서 정의된 바와 같은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 전계발광 배열물.
  24. 제23항에 있어서, 정공-주입층 내에 또는 투명 전극의 일부로서 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에서 정의된 바와 같은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 전계발광 배열물.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서, 유기 발광 다이오드(OLED)의 형태의 전계발광 배열물.
  26. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에서 정의된 바와 같은 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 유기 태양 전지.
  27. 반도체 물질로서의, 바람직하게는 유기 전자제품 또는 유기 광전지에서의 반도체 물질로서의, 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에서 정의된 바와 같은 화학식 I의 화합물의 용도.
  28. 제22항에 있어서, 유기 전계 효과 트랜지스터에서의 반도체로서의 용도.
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