KR20160093550A - Fused Polycyclic Heteroaromatic Compound, Organic Thin Film Including Compound and Electronic Device Including Organic Thin Film - Google Patents
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Abstract
Description
본 기재는 축합다환 헤테로방향족 화합물, 이를 포함하는 유기 박막 및 상기 유기 박막을 포함하는 전자 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a condensed polycyclic heteroaromatic compound, an organic thin film containing the same, and an electronic device including the organic thin film.
액정 디스플레이 소자나 유기 전계 발광 디스플레이 소자 등과 같은 평판 디스플레이 소자에는 이러한 소자들을 구동시키기 위한 다양한 박막 트랜지스터(TFT) 등이 구비된다. 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 소스와 드레인 전극, 그리고 게이트 전극의 구동에 따라 활성화되는 반도체층을 구비하며, 상기 반도체층은 게이트 전압에 의하여 소스와 드레인 전극 사이의 전류가 제어되는 유기 반도체 물질을 포함한다.Various flat panel display devices such as liquid crystal display devices and organic electroluminescence display devices are provided with various thin film transistors (TFTs) for driving these devices. The thin film transistor includes a gate electrode, a source and a drain electrode, and a semiconductor layer activated according to driving of the gate electrode, wherein the semiconductor layer includes an organic semiconductor material whose current is controlled between a source electrode and a drain electrode by a gate voltage .
최근 박막 트랜지스터의 채널에 사용되는 유기 반도체 물질로서 펜타센과 같은 저분자 유기재료 또는 폴리티오펜과 같은 고분자 유기재료에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 그러나, 고분자 유기재료는 전하이동도가 낮고 차단누설전류가 높다. 반면 펜타센 등의 저분자 유기재료는 3.2 내지 5.0 cm2/Vs 이상의 높은 전하이동도를 갖는 것으로 보고되고 있으나, 박막 형성 시 고가의 진공 증착 장비를 필요로 하여 공정성 및 대면적화 면에서 적합하지 않다.BACKGROUND ART [0002] Recently, as organic semiconducting materials used for channels of thin film transistors, studies have been made on low molecular weight organic materials such as pentacene or high molecular weight organic materials such as polythiophenes. However, the polymer organic material has low charge mobility and high blocking leakage current. On the other hand, low-molecular organic materials such as pentacene have been reported to have a high charge mobility of 3.2 to 5.0 cm 2 / Vs or more, but they are not suitable in terms of processability and large-scale production due to the necessity of expensive vacuum deposition equipment in forming a thin film.
이에 당업계에서는 보다 뛰어난 전기적 특성 및 우수한 공정성을 동시에 만족하는 새로운 유기 반도체 물질에 대한 개발 요구가 여전히 계속되고 있다.Accordingly, there is a continuing need in the art for a new organic semiconductor material that satisfies both superior electrical characteristics and excellent processability.
일 구현예는 8개 이상의 방향족 고리가 서로 융합되어 있는 콤팩트(compact)한 평면 구조를 가짐으로써 높은 전하이동도를 나타낼 뿐만 아니라 소자 적용시 증착 또는 상온(약 24 내지 25 ℃) 용액 공정이 모두 가능하여 공정성이 우수한 저분자의 축합다환 헤테로방향족 화합물을 제공한다.One embodiment has a compact planar structure in which eight or more aromatic rings are fused to each other, thereby exhibiting high charge mobility, as well as a deposition process or a room temperature (about 24 to 25 ° C) solution process To provide a condensed polycyclic heteroaromatic compound of low molecular weight with excellent processability.
다른 구현예는 상기 축합다환 헤테로방향족 화합물을 포함하는 유기 박막을 제공한다.Another embodiment provides an organic thin film comprising the condensed polycyclic heteroaromatic compound.
또 다른 구현예는 상기 유기 박막을 캐리어 수송층으로 포함하는 전자 소자를 제공한다.Another embodiment provides an electronic device comprising the organic thin film as a carrier transporting layer.
일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1A로 표현되는 화합물, 화학식 1B로 표현되는 화합물 및 이들의 조합에서 선택되는 축합다환 헤테로방향족 화합물을 제공한다. According to one embodiment, there is provided a condensed polycyclic heteroaromatic compound selected from a compound represented by the formula (1A), a compound represented by the formula (1B), and combinations thereof.
[화학식 1A]≪ EMI ID =
[화학식 1B]≪ RTI ID = 0.0 &
상기 화학식 1A 및 1B에서, In the above formulas 1A and 1B,
Ar1과 Ar2는 각각 독립적으로 페닐렌, 나프탈렌 또는 안트라센이고, a는 Ar1과 Ar2의 탄소에 결합하는 수소의 개수에 대응되고, Ar 1 and Ar 2 are each independently phenylene, naphthalene or anthracene, a corresponds to the number of hydrogen atoms bonded to the carbon atoms of Ar 1 and Ar 2 ,
X1 내지 X4는 각각 독립적으로 O, S, Se, Te 또는 N-Ra 이고, 여기에서 Ra 는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄 C1 내지 C30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴옥시기(-ORb, 여기에서 Rb는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기임), 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30의 사이클로알킬옥시기(-ORc, 여기에서 Rc는 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30의 사이클로알킬기임), 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴기, 아실기(-C(=O)Rd, 여기에서 Rd는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기임), 술포닐기(-S(=O)2Re, 여기에서 Re는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기임) 또는 카바메이트기(-NHC(=O)ORf, 여기에서 Rf는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기임)이고, X 1 to X 4 each independently represents O, S, Se, Te or NR a wherein each R a is independently selected from the group consisting of hydrogen, a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having from 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted C 2 to C 30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C 2 to C 30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C 7 to C 30 arylalkyl group, a substituted or unsubstituted C 6 to C 30 aryl group, A substituted or unsubstituted C6 to C30 aryloxy group (-OR b , wherein R b is a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group), a substituted or unsubstituted C4 to C30 cycloalkyl group Alkyl group, a substituted or unsubstituted C4 to C30 cycloalkyloxy group (-OR c , wherein R c is a substituted or unsubstituted C4 to C30 cycloalkyl group), a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl Group, an acyl group (-C (= O) R d , wherein R d is substituted or (-S (= O) 2 R e , wherein R e is a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group) or a carbamate group (-NHC (= O) OR f , wherein R f is a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group,
R1 내지 R13는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알킬헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기이고, R 1 to R 13 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, A substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, a substituted or unsubstituted C7 to C30 arylalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroarylalkyl group, A substituted or unsubstituted C2 to C30 alkylheteroaryl group, a substituted or unsubstituted C5 to C30 cycloalkyl group or a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group,
n1은 0 또는 1이고,n1 is 0 or 1,
n2와 n3는 각각 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이고, n2 and n3 are each independently 0, 1, 2 or 3,
n1이 0이면 n2와 n3는 1, 2 또는 3의 정수이고,When n1 is 0, n2 and n3 are integers of 1, 2, or 3,
n1이 1이면 n1+n2+n3≥2를 만족하고, 예를 들어 n1이 1일 경우 n2와 n3는 모두 0이 아닐 수 있다.When n1 is 1, n1 + n2 + n3? 2 are satisfied. For example, when n1 is 1, n2 and n3 may not be both zero.
R1 및 R7은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알킬헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기일 수 있다.R 1 and R 7 are a substituted or unsubstituted C 1 to C 30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C 6 to C 30 aryl group, a substituted or unsubstituted C 2 to C 30 heteroaryl group, a substituted or unsubstituted C 7 to C 30 arylalkyl group, A substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroarylalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkylheteroaryl group, a substituted or unsubstituted C5 to C30 cycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group .
상기 R1 및 R7은 플루오로 치환된 C1 내지 C30 알킬기일 수 있다.Wherein R 1 and R 7 may be a C1 to C30 alkyl group substituted with fluoro.
상기 Ra는 일 예로 치환 또는 비치환된 C10 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C10 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C10 내지 C30의 알케닐기 또는 치환 또는 비치환된 C10 내지 C30 알키닐기일 수 있으며, 다른 예로 플루오로 치환된 C1 내지 C30 알킬기, 바람직하게는 C1 내지 C30 퍼플루오로 알킬기(CnF2n +1, 여기서 n은 1 이상의 정수임) 또는 플루오로 치환된 C10 내지 C30 알킬기, 바람직하게는 C10 내지 C30 퍼플루오로 알킬기(CnF2n +1, 여기서 n은 10 내지 30의 정수임)일 수 있다.The R a is, for example, a substituted or unsubstituted C10 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C10 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C10 to C30 alkenyl group or a substituted or unsubstituted C10 to C30 alkynyl group (C n F 2n +1 , wherein n is an integer of 1 or more) or a fluorine-substituted
상기 축합다환 헤테로방향족 화합물은 약 350 내지 약 3000의 평균 분자량을 가질 수 있다.The condensed polycyclic heteroaromatic compound may have an average molecular weight of about 350 to about 3000.
다른 구현예에 따르면, 상기 축합다환 헤테로방향족 화합물을 포함하는 유기 박막을 제공한다.According to another embodiment, there is provided an organic thin film comprising the condensed polycyclic heteroaromatic compound.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 축합다환 헤테로방향족 화합물을 포함하는 전자 소자를 제공한다.According to another embodiment, there is provided an electronic device comprising the condensed polycyclic heteroaromatic compound.
상기 전자 소자는 트랜지스터, 유기 발광 소자(OLED), 광기전 소자(photovoltaic device), 태양전지, 레이저 소자, 메모리 소자 또는 센서일 수 있다.The electronic device may be a transistor, an organic light emitting diode (OLED), a photovoltaic device, a solar cell, a laser device, a memory device, or a sensor.
상기 전자 소자는 적어도 하나의 전하수송층을 포함할 수 있고, 상기 축합다환 헤테로방향족 화합물은 상기 전하수송층에 포함될 수 있다.The electronic device may comprise at least one charge transport layer, and the condensed polycyclic heteroaromatic compound may be included in the charge transport layer.
상기 축합다환 헤테로방향족 화합물은 신규의 고축합된(highly-fused) 화합물로 높은 평면성을 가짐으로써 분자간에 전하의 이동이 원활히 일어나게 할 수 있으므로 향상된 반도체적 특성을 보인다.The condensed polycyclic heteroaromatic compound is a novel highly-fused compound having high planarity, so that charge transfer between molecules can be smoothly performed, thereby exhibiting improved semiconductor characteristics.
도 1은 일 구현예에 따른 트랜지스터의 개략적인 단면도이다.
도 2는 다른 일 구현예에 따른 트랜지스터의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a transistor according to one embodiment.
2 is a schematic cross-sectional view of a transistor according to another embodiment.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. In the drawings, the thickness is enlarged to clearly represent the layers and regions.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.Whenever a portion of a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it includes not only the case where it is "directly on" another portion, but also the case where there is another portion in between. Conversely, when a part is "directly over" another part, it means that there is no other part in the middle.
본 명세서에서 "이들의 조합"이란 구성물의 혼합물, 적층물 등을 의미한다. As used herein, the term " combination thereof "means a mixture, a laminate or the like of the composition.
본 명세서에서, "헤테로" 란, 고리(ring) 내에 N, O, S, Se, Si 및 P에서 선택된 헤테로 원자를 1 내지 4개 포함한 것을 의미한다. 고리를 구성하는 전체 멤버의 수는 3 내지 10일 수 있다. 다중 고리가 존재한다면 각각의 고리는 방향족 고리, 포화 또는 부분 포화 고리 또는 다중 고리(융합링, 펜던트링, 스피로사이클릭 링 또는 이들의 조합)일 수 있다. 헤테로사이클로알킬기는 헤테로원자를 포함하는 적어도 하나의 비방향족 고리(non-aromatic ring)일 수 있고, 헤테로아릴기는 헤테로 원자를 포함하는 적어도 하나의 방향족 고리일 수 있다. 적어도 하나의 고리가 헤테로원자를 포함하는 방향족 고리라면 비방향족 및/또는 카르보사이클릭(carbocyclic) 고리가 헤테로아릴기에 존재할 수 있다.As used herein, "hetero" means one to four heteroatoms selected from N, O, S, Se, Si and P in the ring. The total number of members constituting the ring may be from 3 to 10. If multiple rings are present, each ring can be an aromatic ring, a saturated or partially saturated ring or a multiple ring (fused ring, pendant ring, spiacyclic ring or a combination thereof). The heterocycloalkyl group may be at least one non-aromatic ring containing a heteroatom, and the heteroaryl group may be at least one aromatic ring containing a heteroatom. Non-aromatic and / or carbocyclic rings may be present in the heteroaryl group if the at least one ring is an aromatic ring containing a heteroatom.
이하에서 별도의 정의가 없는 한, "알킬기"는 직쇄 또는 분지쇄, 포화, 1가 탄화수소기(예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, iso-아밀기, 헥실기 등)를 의미한다.Unless otherwise defined hereinafter, the term "alkyl group" includes straight chain or branched chain, saturated, monovalent hydrocarbon groups (for example, methyl, ethyl, propyl, isobutyl, sec-butyl, T-butyl, iso-amyl, hexyl, etc.).
"알케닐기"는 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합을 가지는 직쇄 또는 분지쇄, 포화, 1가 탄화수소기(예를 들어 에테닐기)를 의미한다."Alkenyl group" means a straight or branched, saturated, monovalent hydrocarbon group (e. G., An ethynyl group) having at least one carbon-carbon double bond.
"알키닐기"은 적어도 하나의 탄소-탄소 삼중 결합을 가지는 직쇄 또는 분지쇄, 포화, 1가 탄화수소기(예를 들어 에티닐기)를 의미한다."Alkynyl" means a straight or branched, saturated, monovalent hydrocarbon group (e.g., an ethynyl group) having at least one carbon-carbon triple bond.
"알콕시기"는 산소를 통하여 연결된 알킬기를 의미하며, 예를 들어 메톡시, 에톡시, 및 sec-부틸옥시기를 의미한다."Alkoxy group" means an alkyl group connected through oxygen, for example, methoxy, ethoxy, and sec-butyloxy groups.
"아릴기"는 아렌(arene)의 하나 이상의 링에 존재하는 수소 원자의 제거에 의해 형성되는 1가의 작용기를 의미하며, 예를 들어 페닐 또는 나프틸을 들 수 있다. 상기 아렌은 방향족 고리를 가지는 탄화수소기로, 단일환 및 복수환 탄화수소기를 포함하며, 복수환 탄화수소기의 부가적인 고리는 방향족 고리 또는 비방향족 고리일 수 있다. "Aryl group" means a monovalent functional group formed by the removal of a hydrogen atom present in at least one ring of arene, for example, phenyl or naphthyl. The arene is a hydrocarbon group having an aromatic ring and includes a single ring and multiple ring hydrocarbon groups, and the additional ring of the multiple ring hydrocarbon group may be an aromatic ring or a non-aromatic ring.
"아릴옥시기"는 산소를 통하여 연결된 아릴기를 의미하며, 상기 아릴기는 위에서 설명된 바와 같다."Aryloxy group" means an aryl group connected through oxygen, and the aryl group is as described above.
"아릴알킬기"는 상기 정의된 바와 같은 아릴기에서 수소원자 중 일부가 저급알킬렌, 예를 들어 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌 등으로 치환된 것을 의미한다. 예를 들어 벤질기, 페닐에틸기 등이 있다. "Arylalkyl" means that in the aryl group as defined above, some of the hydrogen atoms are replaced by lower alkylenes such as methylene, ethylene, propylene, and the like. For example, a benzyl group and a phenylethyl group.
"사이클로알킬기"는 모든 멤버가 탄소인 하나 이상의 포화 링을 가지는 1가의 작용기(예를 들어 "사이클로펜틸기 및 사이클로헥실기")를 의미한다."Cycloalkyl group" means a monovalent functional group (e.g., a "cyclopentyl group and a cyclohexyl group") having one or more saturated rings in which all members are carbon.
"헤테로아릴알킬기"는 상기 정의된 바와 같은 알킬기의 수소원자 중 적어도 하나가 헤테로아릴기로 치환된 것을 의미한다."Heteroarylalkyl" means that at least one of the hydrogen atoms of an alkyl group as defined above is replaced by a heteroaryl group.
"알킬헤테로아릴기"는 상기 정의된 바와 같은 헤테로아릴기의 수소원자 중 적어도 하나가 알킬기로 치환된 것을 의미한다.The term "alkylheteroaryl group" means that at least one of the hydrogen atoms of the heteroaryl group as defined above is substituted with an alkyl group.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, "방향족 고리"란 고리 형태인 작용기의 모든 원소가 p-오비탈을 가지고 있으며, 이들 p-오비탈이 공액(conjugation)을 형성하고 있는 작용기를 의미한다. 예를 들어, 방향족 고리는 C6 내지 C20의 아릴기일 수 있다.As used herein, unless otherwise defined, the term "aromatic ring" refers to a functional group in which all elements of the functional group in the form of a ring have a p-orbital, and these p-orbital forms a conjugation. For example, the aromatic ring may be a C6 to C20 aryl group.
본 명세서에서 "치환"이란 작용기나 화합물 중의 수소가 결합가수(valence)를 초과하지 않는 범위내에서 할로겐(-F, -Cl, -Br 또는 -I)기, C1 내지 C30의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기, 예를 들어 C1 내지 C10의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기, C2 내지 C30의 직쇄 또는 분지쇄 알케닐기, 예를 들어 C2 내지 C10의 직쇄 또는 분지쇄 알케닐기, C2 내지 C30의 직쇄 또는 분지쇄 알키닐기, 예를 들어 C2 내지 C10의 직쇄 또는 분지쇄 알키닐기, C6 내지 C30의 아릴기, 예를 들어 C6 내지 C12의 아릴기, C2 내지 C30의 헤테로아릴기, 예를 들어 C2 내지 C12의 헤테로아릴기, C3 내지 C30의 사이클로알킬기, C1 내지 C20의 플루오로알킬기, C1 내지 C20의 퍼플루오로알킬기(CnF2n+1), C1 내지 C30의 직쇄 또는 분지쇄 알콕시기, C3 내지 C30의 사이클로알콕시기, C2 내지 C30의 직쇄 또는 분지쇄 알콕시알킬기, C4 내지 C30의 사이클로알콕시알킬기, 시아노기, 아미노기(-NRR', 여기에서 R과 R'은 서로 독립적으로 수소 또는 C1 내지 C10의 알킬기임), 아미디노기(-C(=NH)NH2), 니트로기(-NO2), 아마이드기(-C(=O)NHR, 여기에서 R은 수소 또는 C1 내지 C10의 알킬기임), 알데히드기(-C(=O)H), 히드록시기(-OH), 술포닐기(-S(=O)2R, 여기에서 R은 서로 독립적으로 수소 또는 C1 내지 C10의 알킬기임) 및 카바메이트기(-NHC(=O)OR, 여기에서 R은 C1 내지 C10의 알킬기임)에서 선택되는 작용기로 치환되는 것을 의미한다."Substitution" as used herein refers to the substitution of a halogen (-F, -Cl, -Br or -I) group, a C1 to C30 linear or branched alkyl group Such as straight or branched chain alkyl groups of C1 to C10, straight or branched alkenyl groups of C2 to C30 such as straight or branched alkenyl groups of C2 to C10, straight or branched alkynyl groups of C2 to C30, For example, a C2 to C10 linear or branched alkynyl group, a C6 to C30 aryl group such as a C6 to C12 aryl group, a C2 to C30 heteroaryl group such as a C2 to C12 heteroaryl group, A C1 to C20 perfluoroalkyl group (C n F 2n + 1 ), a C1 to C30 linear or branched alkoxy group, a C3 to C30 cycloalkoxy group, a C3 to C30 cycloalkyl group, a C1 to C20 fluoroalkyl group, , C2 to C30 linear or branched alkoxyalkyl groups, C4 Of C30 cycloalkoxy group, a cyano group, an amino group (-NRR ', wherein R and R' are independently an alkyl group of one another hydrogen or a C1 to C10), amidino group (-C (= NH) NH 2 ), nitro group (-NO 2), amide group (-C (= O) NHR, where R is an alkyl group of hydrogen or C1 to C10), aldehyde group (-C (= O) H) , hydroxyl group (-OH), sulfonyl (-S (═O) 2 R, wherein R is independently of each other hydrogen or a C1 to C10 alkyl group) and a carbamate group (-NHC (═O) OR, wherein R is a C1 to C10 alkyl group ). ≪ / RTI >
일 구현예에 따르면, 8개 이상의 방향족 고리가 서로 융합되어 있는 콤팩트한 평면 구조를 가지는 하기 화학식 1A 또는 1B로 표현되는 축합다환 헤테로방향족 화합물을 제공한다.According to one embodiment, there is provided a condensed polycyclic heteroaromatic compound represented by the following formula (1A) or (1B) having a compact planar structure in which eight or more aromatic rings are fused to each other.
[화학식 1A]≪ EMI ID =
[화학식 1B]≪ RTI ID = 0.0 &
상기 화학식 1A 및 1B에서, In the above formulas 1A and 1B,
Ar1과 Ar2는 각각 독립적으로 페닐렌, 나프탈렌 또는 안트라센이고, a는 Ar1과 Ar2의 탄소에 결합하는 수소의 개수에 대응되고, Ar 1 and Ar 2 are each independently phenylene, naphthalene or anthracene, a corresponds to the number of hydrogen atoms bonded to the carbon atoms of Ar 1 and Ar 2 ,
X1 내지 X4는 각각 독립적으로 O, S, Se, Te 또는 N-Ra 이고, 여기에서 Ra 는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄 C1 내지 C30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴옥시기(-ORb, 여기에서 Rb는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기임), 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30의 사이클로알킬옥시기(-ORc, 여기에서 Rc는 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30의 사이클로알킬기임), 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴기, 아실기(-C(=O)Rd, 여기에서 Rd는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기임), 술포닐기(-S(=O)2Re, 여기에서 Re는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기임) 또는 카바메이트기(-NHC(=O)ORf, 여기에서 Rf는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기임)이고, X 1 to X 4 each independently represents O, S, Se, Te or NR a wherein each R a is independently selected from the group consisting of hydrogen, a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having from 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted C 2 to C 30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C 2 to C 30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C 7 to C 30 arylalkyl group, a substituted or unsubstituted C 6 to C 30 aryl group, A substituted or unsubstituted C6 to C30 aryloxy group (-OR b , wherein R b is a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group), a substituted or unsubstituted C4 to C30 cycloalkyl group Alkyl group, a substituted or unsubstituted C4 to C30 cycloalkyloxy group (-OR c , wherein R c is a substituted or unsubstituted C4 to C30 cycloalkyl group), a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl Group, an acyl group (-C (= O) R d , wherein R d is substituted or (-S (= O) 2 R e , wherein R e is a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group) or a carbamate group (-NHC (= O) OR f , wherein R f is a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group,
R1 내지 R13는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알킬헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기이고, R 1 to R 13 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, A substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, a substituted or unsubstituted C7 to C30 arylalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroarylalkyl group, A substituted or unsubstituted C2 to C30 alkylheteroaryl group, a substituted or unsubstituted C5 to C30 cycloalkyl group or a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group,
n1은 0 또는 1이고,n1 is 0 or 1,
n2와 n3는 각각 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이고, n2 and n3 are each independently 0, 1, 2 or 3,
n1이 0이면 n2와 n3는 1, 2 또는 3의 정수이고,When n1 is 0, n2 and n3 are integers of 1, 2, or 3,
n1이 1이면 n1+n2+n3≥2를 만족한다.When n1 is 1, n1 + n2 + n3? 2 is satisfied.
상기 화학식 1A 및 1B에서, Ar1과 Ar2이 페닐렌이면 a는 0 내지 2의 정수이고 Ar1과 Ar2이 나프탈렌이면 0 내지 4의 정수이고, Ar1과 Ar2이 안트라센이면 0 내지 6의 정수이다. In the general formula 1A and 1B, when the Ar 1 and Ar 2 phenylene group and a is is an integer of 0 to 2 is Ar 1 and Ar 2 naphthalene is from 0 to 4 integer, when the Ar 1 and Ar 2 anthracene 0-6 Lt; / RTI >
상기 R1 및 R7은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 예를 들어 치환 또는 비치환된 C8 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알킬헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기일 수 있다.Wherein R 1 and R 7 are a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group such as a substituted or unsubstituted C8 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 hetero A substituted or unsubstituted C5 to C30 arylalkyl group, a substituted or unsubstituted C7 to C30 arylalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroarylalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkylheteroaryl group, a substituted or unsubstituted C5 to C30 cycloalkyl group, A substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group.
상기 R1 및 R7은 플루오로 치환된 C1 내지 C30 알킬기일 수 있다.Wherein R 1 and R 7 may be a C1 to C30 alkyl group substituted with fluoro.
상기 Ra는 일 예로 치환 또는 비치환된 C10 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C10 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C10 내지 C30의 알케닐기 또는 치환 또는 비치환된 C10 내지 C30 알키닐기일 수 있으며, 다른 예로 플루오로 치환된 C1 내지 C30 알킬기, 바람직하게는 C1 내지 C30 퍼플루오로 알킬기(CnF2n +1, 여기서 n은 1 이상의 정수임) 또는 플루오로 치환된 C10 내지 C30 알킬기, 바람직하게는 C10 내지 C30 퍼플루오로 알킬기(CnF2n +1, 여기서 n은 10 내지 30의 정수임)일 수 있다. The R a is, for example, a substituted or unsubstituted C10 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C10 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C10 to C30 alkenyl group or a substituted or unsubstituted C10 to C30 alkynyl group (C n F 2n +1 , wherein n is an integer of 1 or more) or a fluorine-substituted
상기 화학식 1A 또는 1B로 표시되는 축합다환 헤테로방향족 화합물은 8개 이상의 방향족 고리 및 헤테로 방향족 고리가 융합되어 있는 구조를 가진다. 상기 화학식 1A 및 1B에서, n1이 0이면 n2와 n3는 1, 2 또는 3의 정수이고, n1이 1이면 n1+n2+n3≥2를 만족하며, 예를 들어 n1이 1일 경우 n2와 n3는 모두 0이 아닐 수 있다. 이러한 콤팩트한 평면형의 분자구조를 가짐으로써, 상기 축합다환 헤테로방향족 화합물을 전자 소자에 적용하였을 때 산화전위가 균일하고 안정적일 뿐만 아니라, 분자간 팩킹(packing) 및 스태킹(stacking)에도 유리하여 높은 전하이동도를 나타내며, 합성 자체도 용이하여 반도체 물질이나 전자 수송 물질 등으로 유용하게 사용할 수 있다.The condensed polycyclic heteroaromatic compound represented by the above formula (1A) or (1B) has a structure in which 8 or more aromatic rings and heteroaromatic rings are fused. When n1 is 0, n2 and n3 are integers of 1, 2, or 3. When n1 is 1, n1 + n2 + n3? 2 are satisfied. For example, when n1 is 1, n2 and n3 May not all be zero. By having such a compact planar molecular structure, when the condensed polycyclic heteroaromatic compound is applied to an electronic device, not only the oxidation potential is uniform and stable, but also is advantageous for intermolecular packing and stacking, And the synthesis itself is easy, so that it can be usefully used as a semiconductor material or an electron transporting material.
상기 화학식 1A 또는 1B에서 X1과 X2 그리고 X3와 X4가 각각 서로 대칭 위치에 같은 원소가 존재하여 패킹 또는 스태킹 특성을 더 좋게 할 수 있다. X 1 and X 2 and X 3 and X 4 in the above formula (1A) or (1B) may have the same element at positions symmetrical to each other to improve the packing or stacking property.
상기 화학식 1A 또는 1B에서 헤테로 고리 사이에 적어도 하나의 융합된 벤젠링을 위치하게 함으로써 공액구조의 확장으로 분자간의 상호 작용을 증가시키고 이로써 전하 이동도와 열안정성을 향상시킬 수 있다. By locating at least one fused benzene ring between the heterocycles in the above formula (1A) or (1B), it is possible to increase the intermolecular interaction by the extension of the conjugated structure, thereby improving the charge mobility and thermal stability.
또한 벤젠링 사이에 헤테로 고리를 둠으로써 축합다환 헤테로방향족 화합물의 유기 용매에 대한 용해성을 향상시킬 수 있다. 또한 상기 화학식 1A 및 1B의 R1 내지 R13에 C10 내지 C30의 긴 지방족 사슬기(예를 들어 치환 또는 비치환된 C10 내지 C30의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C10 내지 C30의 알케닐기)를 도입함으로써 축합다환 헤테로방향족 화합물의 유기 용매에 대한 용해성을 향상시킬 수 있다. 이러한 용해성 향상으로 증착 공정 외에 상온 용액 공정에 의해서도 간단하게 코팅할 수 있을 뿐 아니라, 얇은 대면적의 박막을 형성하기에도 좋아 공정성 및 작업성 면에서 효과적이다.In addition, the presence of the heterocycle between the benzene rings can improve the solubility of the condensed polycyclic heteroaromatic compound in the organic solvent. In addition, introducing the C10 to a long aliphatic chain group (e.g. an alkenyl group of a substituted or unsubstituted C10 to an alkyl group or a substituted or unsubstituted of C30 unsubstituted C10 to C30) of C30 in the general formula 1A and 1B of R 1 to R 13 The solubility of the condensed polycyclic heteroaromatic compound in an organic solvent can be improved. Such solubility enhancement not only simplifies coating by a room temperature solution process in addition to a deposition process but also is effective in forming a thin film having a large surface area and is effective in terms of processability and workability.
또한 X1 내지 X4가 N-Ra인 경우, 상기 Ra 는 일 예로 치환 또는 비치환된 C10 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C10 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C10 내지 C30의 알케닐기 또는 치환 또는 비치환된 C10 내지 C30 알키닐기일 수 있으며, 다른 예로 플루오로 치환된 C1 내지 C30 알킬기, 바람직하게는 C1 내지 C30 퍼플루오로 알킬기(CnF2n +1, 여기서 n은 1 이상의 정수임) 또는 플루오로 치환된 C10 내지 C30 알킬기, 바람직하게는 C10 내지 C30 퍼플루오로 알킬기(CnF2n +1, 여기서 n은 10 내지 30의 정수임)일 수 있다. 이러한 치환기의 도입은 분자간 상호작용을 증가시켜 분자 정렬에 유리한 구조가 되고 이로써 전하 이동도를 향상시킬 수 있다. 또한 상기 치환기의 도입으로 축합다환 헤테로방향족 화합물의 용해성을 향상시켜 합성을 용이하게 할 수 있으며 대량 생산이 용이하며, 박막 형성시 용액 공정을 용이하게 실시할 수 있다.When X 1 to X 4 are NR a , R a is, for example, a substituted or
일 구현예에 따른 축합다환 헤테로방향족 화합물은 최외각 고리에 헤테로 방향족 고리가 위치하여 분자간 상호작용을 증가시켜 분자 정렬에 유리한 구조가 되고 이로써 전하 이동도를 향상시킬 수 있다.The condensed polycyclic heteroaromatic compound according to one embodiment has a heteroaromatic ring in the outermost ring to increase the intermolecular interaction, which is advantageous for molecular alignment, thereby improving the charge mobility.
일 구현예에 따른 축합다환 헤테로방향족 화합물은 약 300 내지 약 3000의 평균 분자량을 가진다. 상기 범위의 평균 분자량을 가지는 경우 취급이 용이하다.The condensed polycyclic heteroaromatic compounds according to one embodiment have an average molecular weight from about 300 to about 3000. When having an average molecular weight in the above range, handling is easy.
상기 축합다환 헤테로방향족 화합물의 구체적인 예로는 하기 화합물 (1) 내지 (58)을 들 수 있다.Specific examples of the condensed polycyclic heteroaromatic compound include the following compounds (1) to (58).
[화합물 (1) 내지 (58)][Compounds (1) to (58)]
상기 화합물 (1) 내지 (58)에서 각각의 페닐렌 링, 티오펜 링, 셀레노펜 링또는 피롤(pyrrole)링의 수소는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알킬헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기로 치환(replace)될 수 있다.The hydrogen of each phenyl ring, thiophen ring, selenophen ring or pyrrole ring in the above compounds (1) to (58) is a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 A substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, A substituted or unsubstituted C5 to C30 arylalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroarylalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkylheteroaryl group, a substituted or unsubstituted C5 to C30 cycloalkyl group or a substituted or unsubstituted Substituted with a C2 to C30 heterocycloalkyl group.
상기 화합물 (11) 내지 (26) 및 (35) 내지 (42)의 Ra1 내지 Ra48은 각각 독립적으로 상기 화학식 1A 및 1B에서 Ra와 동일하고 예를 들어 수소, 치환 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄 C1 내지 C30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기일 수 있으며, 수소, 메틸기 또는 페닐기일 수 있다. R a1 to R a48 in the above compounds (11) to (26) and (35) to (42) are each independently the same as R a in the above formulas (1A) and (1B) and are, for example, hydrogen, a substituted or unsubstituted straight- An alkyl group having a branched chain C1 to C30, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, and may be a hydrogen, a methyl group or a phenyl group.
상기 화합물 (1) 내지 (58)중 화합물 (1), (3a), (5a), (29a) 및 (33a)의 HOMO 에너지, 재편성 에너지(reorganization energy) 및 예상 이동도를 계산하여 하기 표 1에 기재한다. HOMO 에너지와 재편성 에너지는 Gaussian 09 프로그램을 사용하여 DFT B3LYP/6-31G(d,p) level에서 계산하고 transfer integral은 ADF (the Amsterdam Density Functional)프로그램을 사용하여 PW91-TZP에서 계산을 하여 Marcus theory에 따라 예상 이동도를 계산한다. 비교를 위하여 하기 Ref-1, Ref-2 및 Ref-3a의 화합물의 HOMO 에너지, 재편성 에너지 및 예상 이동도를 함께 표 1에 기재한다. HOMO energy, reorganization energy and predicted mobility of the compounds (1), (3a), (5a), (29a) and (33a) in the above compounds (1) . The HOMO energy and the regrouping energy were calculated at the DFT B3LYP / 6-31G (d, p) level using the Gaussian 09 program and the transfer integral was calculated at PW91-TZP using the ADF (the Amsterdam Density Functional) To calculate the expected mobility. For comparison, the HOMO energies, the regrouping energies and the expected mobilities of the following Ref-1, Ref-2 and Ref-3a compounds are given in Table 1.
Ref-1 Ref-2 Ref-1 Ref-2
Ref-3a Ref-3a
(eV)E HOMO
(eV)
cm2/VsEstimated mobility
cm 2 / Vs
표 1에서 보는 바와 같이 화합물 (1), (3a), (5a), (29a) 및 (33a)이 화합물 Ref-1, Ref-2 및 Ref-3a에 비하여 재편성 에너지가 작으므로 분자 간에 전하가 효과적으로 전달될 수 있을 것으로 예상된다. 화합물 (1), (3a), (5a), (29a) 및 (33a)의 예상 이동도가 화합물 Ref-1, Ref-2 및 Ref-3a에 비하여 예상 이동도가 큰 것으로 나타났다.As shown in Table 1, since the recombination energy of the compounds (1), (3a), (5a), (29a) and (33a) is smaller than that of the compounds Ref-1, Ref-2 and Ref-3a, It is expected to be delivered effectively. The expected mobility of the compounds (1), (3a), (5a), (29a) and (33a) was higher than that of the compounds Ref-1, Ref-2 and Ref-3a.
다른 구현예는 상기 축합다환 헤테로방향족 화합물을 포함하는 유기 박막 및 상기 유기 박막을 포함하는 전자 소자를 제공한다.Another embodiment provides an organic thin film comprising the condensed polycyclic heteroaromatic compound and an electronic device comprising the organic thin film.
상기 구현예에 따른 유기 박막은 상술한 바와 같은 축합다환 헤테로방향족 화합물을 포함함으로써 전자 소자의 유기 반도체층, 채널층과 같은 캐리어 수송층으로 사용가능하며, 이를 포함하는 전자 소자는 우수한 공정성 및 작업성과 함께 높은 전하이동도의 우수한 전기적 특성을 나타낼 수 있다. The organic thin film according to this embodiment can be used as a carrier transport layer such as an organic semiconductor layer and a channel layer of an electronic device by including the condensed polycyclic hetero aromatic compound as described above, And can exhibit excellent electrical characteristics of high charge mobility.
이 때, 상기 유기 박막은 상기 축합다환 헤테로방향족 화합물을 기판 상에 통상의 방법으로 증착하거나 상기 축합다환 헤테로방향족 화합물을 유기 용매에 용해시켜 또는 통상의 상온 용액 공정에 의해 코팅함으로써 형성할 수 있으며, 필요에 따라 상기 증착 또는 코팅 후 열처리하는 과정을 수행함으로써 박막의 치밀성 및 균일성을 보다 높일 수 있다.The organic thin film may be formed by depositing the condensed polycyclic aromatic compound on a substrate by a conventional method or by dissolving the condensed polycyclic aromatic compound in an organic solvent or by coating with a common room temperature solution process, If necessary, the thin film can be further improved in denseness and uniformity by performing the above-mentioned vapor deposition or heat treatment after coating.
구체적으로 상기 유기 용매로는 통상의 유기용매를 1종 이상 사용할 수 있는데, 예를 들면 헥산, 헵탄 등의 지방족 탄화수소 용매; 톨루엔, 피리딘, 퀴놀린, 아니솔, 메시틸렌(mesitylene), 자일렌 등의 방향족계 탄화수소 용매; 메틸 이소부틸 케톤, 1-메틸-2-피롤리디논, 시클로헥산온, 아세톤 등의 케톤계 용매; 테트라하이드로퓨란, 이소프로필 에테르 등의 에테르계 용매; 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트 등의 아세테이트계 용매; 이소프로필 알코올, 부틸 알코올 등의 알코올계 용매; 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아마이드 등의 아미드계 용매; 실리콘계 용매; 및 상기 용매들의 혼합물에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 유기 용매 중에 용해되는 축합다환 헤테로방향족 화합물의 함량은 당업자가 적절히 선택하여 결정할 수 있으나, 바람직하게는 용해성 및 코팅성 면에서 전체 용액 중 약 0.01 내지 50 중량%의 범위일 수 있다.Specifically, as the organic solvent, one or more conventional organic solvents may be used, and examples thereof include aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane and heptane; Aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, pyridine, quinoline, anisole, mesitylene and xylene; Ketone solvents such as methyl isobutyl ketone, 1-methyl-2-pyrrolidinone, cyclohexanone and acetone; Ether solvents such as tetrahydrofuran and isopropyl ether; Ethyl acetate, butyl acetate, propylene glycol methyl ether acetate and the like; Alcohol solvents such as isopropyl alcohol and butyl alcohol; Amide solvents such as dimethylacetamide and dimethylformamide; A silicone-based solvent; And a mixture of these solvents may be used. The content of the condensed polycyclic heteroaromatic compound dissolved in the organic solvent may be appropriately selected by a person skilled in the art, but is preferably in the range of about 0.01 to 50% by weight in terms of solubility and coating properties.
또한 상기 유기 박막의 형성방법으로는 열증착, 진공증착, 레이저 증착, 스크린 인쇄, 프린팅, 임프린팅(imprinting), 스핀 캐스팅, 딥핑, 잉크젯팅, 롤코팅, 흐름코팅(flow coating), 드롭캐스팅, 스프레이 코팅, 롤 프린팅 등을 이용할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 열처리 과정은 80 내지 250℃에서 1분 내지 2시간 동안 수행될 수 있으나, 역시 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.The organic thin film may be formed by thermal deposition, vacuum deposition, laser deposition, screen printing, printing, imprinting, spin casting, dipping, ink jetting, roll coating, flow coating, drop casting, Spray coating, roll printing, and the like may be used, but the present invention is not limited thereto. The heat treatment may be performed at 80 to 250 ° C for 1 minute to 2 hours, but is not particularly limited thereto.
상기 유기 박막의 두께는 당업자가 사용된 화합물의 종류 및 용매의 종류 등을 고려하여 용도 및 경우에 따라 적절히 조절할 수 있으나, 바람직하게는 약 200 Å 내지 약 10,000Å 범위일 수 있다.The thickness of the organic thin film may be appropriately adjusted depending on the application and the case in consideration of the kind of the compound used by the person skilled in the art and the type of the solvent, but may be in the range of about 200 Å to about 10,000 Å.
이러한 유기 박막을 캐리어 수송층으로 포함하는 전자 소자의 비제한적인 예로는 트랜지스터, 유기 발광 소자(OLED), 광기전 소자(photovoltaic device), 태양전지, 레이저 소자, 메모리 소자 또는 센서 등을 들 수 있으며, 상기 유기 박막은 당업계에서 알려진 통상적인 공정에 의하여 상기의 각 소자에 적용될 수 있다. Non-limiting examples of the electronic device including the organic thin film as the carrier transport layer include a transistor, an organic light emitting diode (OLED), a photovoltaic device, a solar cell, a laser device, a memory device or a sensor, The organic thin film may be applied to each of the above elements by a conventional process known in the art.
예를 들어 상기 트랜지스터는 기판상에 위치하는 게이트 전극; 서로 대향 위치하여 채널 영역을 정의하는 소스 전극과 드레인 전극; 상기 소스 전극 및 드레인 전극과 게이트 전극을 전기적으로 절연시키는 절연층; 및 상기 채널 영역에 형성된 상기 축합다환 헤테로방향족 화합물을 포함하는 활성층을 포함한다.For example, the transistor may include a gate electrode located on a substrate; A source electrode and a drain electrode which are positioned opposite to each other to define a channel region; An insulating layer electrically isolating the source electrode and the drain electrode from the gate electrode; And an active layer including the condensed polycyclic hetero aromatic compound formed in the channel region.
상기 활성층은 상기 축합다환 헤테로방향족 화합물을 증착하거나 상기 축합다환 헤테로방향족 화합물을 포함하는 조성물을 스크린 인쇄법, 프린팅법, 스핀코팅법, 딥핑법(dipping), 잉크젯법 등의 용액 공정을 통하여 형성될 수 있다. 이와 같이 용액 공정으로 활성층을 형성하는 경우 공정 비용을 절감할 수 있으며 대면적 소자 제조시 유용하다.The active layer may be formed by depositing the condensed polycyclic aromatic compound or the composition containing the condensed polycyclic aromatic aromatic compound through a solution process such as a screen printing method, a printing method, a spin coating method, a dipping method or an inkjet method . When the active layer is formed by the solution process as described above, the process cost can be reduced and it is useful in manufacturing a large-sized device.
도 1과 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 트랜지스터의 개략 단면도이다. 상기 본 발명의 일 구현예에 따른 트랜지스터는 박막 트랜지스터일 수 있다. 박막트랜지스터일 경우 박막의 두께는 수 ㎚ 내지 수 ㎛일 수 있다.1 and 2 are schematic cross-sectional views of a transistor according to an embodiment of the present invention. The transistor according to an embodiment of the present invention may be a thin film transistor. In case of a thin film transistor, the thickness of the thin film may be several nm to several 탆.
도 1을 참조하면, 트랜지스터(10)는 기판(12) 위에 게이트 전극(14)이 형성되고, 상기 게이트 전극(14)을 덮는 절연층(16)이 형성되어 있다. 상기 절연층(16)에 채널 영역을 정의하는 소스 전극(17a) 및 드레인 전극(17b)이 형성되어 있고, 채널 영역에 활성층(18)이 형성되며, 이 활성층(18)은 상기 축합다환 헤테로방향족 화합물을 포함한다.Referring to FIG. 1, a
도 2를 참조하면 트랜지스터는(20)는 기판(22) 위에 채널 영역을 정의하는 소스 전극(27a) 및 드레인 전극(27b)이 형성되어 있고, 채널 영역에 활성층(28)이 형성되며, 이 활성층(28)은 상기 축합다환 헤테로방향족 화합물을 포함한다. 상기 소스 전극(27a), 드레인 전극(27b) 및 활성층(28)을 덮으면서 절연층(26)이 형성되고 이 위에 게이트 전극(24)이 형성되어 있다. 2, the transistor 20 includes a
상기 기판(12, 22)은 무기물, 유기물 또는 무기물과 유기물의 복합체를 포함하는 것일 수 있다. 상기 유기물로는 예컨대 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET), 폴리카보네이트, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴레이트, 폴리이미드, 폴리노르보넨(polynorbornene), 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES) 등의 플라스틱을 들 수 있으며, 상기 무기물로는 예컨대 유리 또는 금속을 들 수 있다. The
또한 상기 게이트 전극(14, 24), 소스 전극(17a, 27a) 및 드레인 전극(17b, 27b)으로서는 통상적으로 사용되는 금속이 사용될 수 있으며, 구체적으로는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 인듐틴산화물(ITO) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.As the
상기 절연층(16, 26)으로는 통상적으로 사용되는 유전율이 큰 절연체를 사용할 수 있으며, 구체적으로는 BaO . 33SrO.66TiO3(BST, Barium Strontium Titanate), Al2O3, Ta2O5, La2O5, Y2O3, TiO2 등과 강유전성의 절연체 계열과 PbZrO . 33TiO.66O3(PZT), Bi4Ti3O12, BaMgF4, SrBi2(TaNb)2O9, Ba(ZrTi)O3(BZT), BaTiO3, SrTiO3, SiO2, SiNx(x는 Si의 원자가에 따라 결정됨), AlON 등의 무기절연체와 폴리이미드(polyimide), BCB(benzocyclobutene), 파릴렌(parylene), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol), 폴리비닐페놀(polyvinylphenol) 등의 유기 절연체를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이상에서 언급되지 않았으나 미국특허 제5,946,551호에 설명된 무기 절연체와 미국특허 제6,232,157호에 설명된 유기 절연체 등도 절연층(16, 26)으로 사용이 가능하다. The insulating layer can be used with a large dielectric constant insulator which (16, 26) as is conventionally used, specifically Ba O. 33 Sr O.66 TiO 3 (BST, Barium Strontium Titanate), Al 2 O 3, Ta 2 O 5, La 2 O 5, Y 2 O 3, TiO 2 as a ferroelectric insulator sequence and PbZr O. 33 Ti O.66 O 3 (PZT) , Bi 4 Ti 3
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described. However, the embodiments described below are only intended to illustrate or explain the present invention, and thus the present invention should not be limited thereto.
합성예Synthetic example 1: One: 축합다환Condensed polycyclic 헤테로방향족Heteroaromatic 화합물(화합물(1a))의 합성 Synthesis of Compound (Compound (1a))
[반응식 1][Reaction Scheme 1]
(1) (5-브로모-2-메톡시페닐)메틸설페인 ((5-bromo-2-methoxyphenyl)methylsulfane)의 합성(1) Synthesis of (5-bromo-2-methoxyphenyl) methylsulfane (5-bromo-2-methoxyphenyl) methylsulfane
질소 분위기 하에서 2,4-디브로모-1-메톡시벤젠(20 g, 75 mmol, 화합물 1-1)을 드라이 디에틸 에테르(100 mL)에 녹인 후, -78 ℃에서 2.5M n-BuLi (in hexane) (332 mL, 0.83 mol)을 천천히 적가했다. 같은 온도에서 1시간 동안 교반하다가 디메틸 디설파이드(dimethyl disulfide) (8.7 mL, 98 mmol)을 천천히 첨가하였다. 30분 후 암모늄클로라이드 포화 수용액을 첨가해서 반응을 종료한 후 디에틸 에테르로 추출하였다. 유기용매 층을 무수 MgSO4로 건조하여 농축한 후, 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 원하는 화합물 1-2를 얻었다(수율: 94%).(20 g, 75 mmol, Compound 1-1) was dissolved in dry diethyl ether (100 mL) under nitrogen atmosphere, and then 2.5M n-BuLi in hexane (332 mL, 0.83 mol) was slowly added dropwise. After stirring at the same temperature for 1 hour, dimethyl disulfide (8.7 mL, 98 mmol) was slowly added. After 30 minutes, the reaction was completed by adding a saturated aqueous solution of ammonium chloride, followed by extraction with diethyl ether. The organic solvent layer was dried over anhydrous MgSO 4 , concentrated, and then purified by silica gel column chromatography to obtain the desired compound 1-2 (yield: 94%).
1H NMR (300MHz, CDCl3) δ ppm 7.20~7.18 (m, 2H), 6.68 (d, J=8.4Hz, 1H), 3.86 (s, 3H), 2.42 (s, 3H) 1 H NMR (300MHz, CDCl 3 ) δ ppm 7.20 ~ 7.18 (m, 2H), 6.68 (d, J = 8.4Hz, 1H), 3.86 (s, 3H), 2.42 (s, 3H)
(2) 4-메톡시-3-(메틸티오)벤즈알데히드(4-methoxy-3-(methylthio)benzaldehyde)의 합성(2) Synthesis of 4-methoxy-3- (methylthio) benzaldehyde 4-methoxy-3- (methylthio) benzaldehyde
상기 화합물 1-2 (17.3g, 74 mmol)을 드라이 디에틸 에테르 (100 mL)에 녹인 후, -78 ℃에서 2.5M n-BuLi (in hexane) (32.6 mL, 81 mmol)을 천천히 적가했다. 1시간 후 같은 온도에서 DMF(디메틸포름아미드, 8.6 mL, 110 mmol)을 천천히 첨가하고 1시간 교반했다. 암모늄 클로라이드 포화 수용액을 첨가해서 반응을 종료한 후 디에틸 에테르로 추출했다. 유기용매 층을 무수 MgSO4로 건조하여 농축한 후, 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피 (EA:hexane = 1:10의 부피비)로 정제하여 원하는 화합물 1-3을 얻었다 (수율: 79%).Compound 1-2 (17.3 g, 74 mmol) was dissolved in dry diethyl ether (100 mL), and 2.5 M n-BuLi (in hexane) (32.6 mL, 81 mmol) was slowly added dropwise thereto at -78 ° C. After 1 hour, DMF (dimethylformamide, 8.6 mL, 110 mmol) was slowly added at the same temperature and stirred for 1 hour. After the reaction was completed by adding a saturated aqueous solution of ammonium chloride, the reaction mixture was extracted with diethyl ether. The organic solvent layer was dried over anhydrous MgSO 4 and concentrated. The residue was purified by silica gel column chromatography (EA: hexane = 1: 10) to obtain the desired compound 1-3 (yield: 79%).
1H NMR (300MHz, CDCl3) δ 9.87 (s, 1H), 7.67~7.63 (m, 2H), 6.93 (d, J=8.0Hz, 1H), 3.98 (s, 3H), 2.49 (s, 3H). 1 H NMR (300MHz, CDCl 3 ) δ 9.87 (s, 1H), 7.67 ~ 7.63 (m, 2H), 6.93 (d, J = 8.0Hz, 1H), 3.98 (s, 3H), 2.49 (s, 3H ).
(3) (3-브로모-5-메틸티오펜-2-일)(4-메톡시-3-(메틸티오)페닐)메탄올((3-bromo-5-methylthiophen-2-yl)(4-methoxy-3-(methylthio)phenyl)methanol)의 합성(3-bromo-5-methylthiophen-2-yl) (4-methoxy-3- (methylthio) -methoxy-3- (methylthio) phenyl) methanol
디이소프로필아민(diisopropylamine)(4.8 mL, 34 mmol)을 드라이 THF (30 mL)에 녹이고, -78 ℃에서 2.5M n-BuLi in hexane (12.6 mL, 32 mmol)을 천천히 적가하고 30분 교반하였다. 같은 온도에서 2-브로모-5-메틸티오펜(2-bromo-5-methylthiophene) (3 mL, 26.3 mmol)을 천천히 첨가하고 반응 온도를 천천히 -10 로 올려 1시간 교반하였다. 다시 -78 로 냉각 후 화합물 1-3(6.2 g, 34.2 mmol)을 첨가하고 1시간 교반하였다. 암모늄 클로라이드 포화 수용액을 첨가해서 반응을 종료한 후, 디에틸 에테르로 추출하여 유기용매 층을 무수 MgSO4로 건조시켜 농축하였다. 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피 (EA:hexane = 1:8의 부피비)로 정제하여 원하는 화합물 1-4를 9 g 수득하였다 (수율: 95%). Diisopropylamine (4.8 mL, 34 mmol) was dissolved in dry THF (30 mL), and 2.5 M n-BuLi in hexane (12.6 mL, 32 mmol) was slowly added dropwise at -78 ° C and the mixture was stirred for 30 minutes . At the same temperature, 2-bromo-5-methylthiophene (3 mL, 26.3 mmol) was added slowly and the reaction temperature was slowly raised to -10 and stirred for 1 hour. After cooling to -78 again, Compound 1-3 (6.2 g, 34.2 mmol) was added and stirred for 1 hour. After the reaction was completed by adding a saturated aqueous solution of ammonium chloride, the reaction mixture was extracted with diethyl ether, and the organic solvent layer was dried over anhydrous MgSO 4 and concentrated. The residue was purified by silica gel column chromatography (EA: hexane = 1: 8 by volume) to obtain 9 g of the desired compound 1-4 (yield: 95%).
1H NMR (300MHz, CDCl3) δ 7.29 (s, 1H), 7.20 (d, J=8.4Hz, 1H), 6.80 (d, J=8.4Hz, 1H), 6.60 (s, 1H), 6.06 (d, J=3.2Hz, 1H), 3.88 (s, 3H), 2.43 (s, 3H), 2.40 (s, 3H). 1 H NMR (300MHz, CDCl 3 ) δ 7.29 (s, 1H), 7.20 (d, J = 8.4Hz, 1H), 6.80 (d, J = 8.4Hz, 1H), 6.60 (s, 1H), 6.06 ( d, J = 3.2 Hz, 1H), 3.88 (s, 3H), 2.43 (s, 3H), 2.40 (s, 3H).
(4) 3-브로모-2-(4-methoxy-3-(메틸티오)벤젤)-5-메틸티오펜(3-bromo-2-(4-methoxy-3-(methylthio)benzyl)-5-methylthiophene)의 합성(4) 3-Bromo-2- (4-methoxy-3- (methylthio) benzyl) -5 -methylthiophene)
화합물 1-4 (9 g, 25 mmol)를 메틸렌클로라이드 (500 mL) 에 녹인 후 ZnI2 (12 g, 37.5 mmol)을 첨가하고 10분 후 NaBH3CN (3.15 g, 50.1 mmol)을 천천히 첨가하고 상온(25 ℃)에서 하루 동안 교반하였다. 반응 완료 후 셀라이트(Celite)로 필터하고 농축하였다. 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(hexane)로 정제하여 원하는 화합물 1-5를 7.6 g 수득하였다(수율: 88%).Compound 1-4 (9 g, 25 mmol) was dissolved in methylene chloride (500 mL), ZnI 2 It was added (12 g, 37.5 mmol) and stirred for one day at NaBH 3 CN (3.15 g, 50.1 mmol) and the mixture was treated slowly at room temperature (25 ℃) after 10 minutes. After completion of the reaction, the mixture was filtered with Celite and concentrated. The residue was purified by silica gel column chromatography (hexane) to obtain 7.6 g of the desired compound 1-5 (yield: 88%).
1H NMR (300MHz, CDCl3) δ 7.05 (s, 1H), 6.99 (d, J=8.4Hz, 1H), 6.76 (d, J=8.4Hz, 1H), 6.58 (s, 1H), 3.97 (s, 2H), 3.87 (s, 3H), 2.41 (s, 3H), 2.38 (s, 3H) 1 H NMR (300MHz, CDCl 3 ) δ 7.05 (s, 1H), 6.99 (d, J = 8.4Hz, 1H), 6.76 (d, J = 8.4Hz, 1H), 6.58 (s, 1H), 3.97 ( (s, 3H), 2.38 (s, 3H)
(5) 2-(4-메톡시-3-(메틸티오)벤질)-5-메틸티오펜-3-카보니트릴(2-(4-methoxy-3-(methylthio)benzyl)-5-methylthiophene-3-carbonitrile)의 합성(5) Synthesis of 2- (4-methoxy-3- (methylthio) benzyl) -5-methylthiophene- 3-carbonitrile)
화합물 1-5 (8.5 g, 22 mmol), CuCN (22 g, 220 mmol)을 NMP (25 mL) 에 녹인 후 하루 동안 120 에서 가열 교반하였다. 메틸렌 클로라이드(100 mL)를 첨가 후 셀라이트 필터해서 무기물을 제거하고 유기층을 물로 씻어주었다. 유기용매 층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 농축하였다. 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(EA:hexane = 1:10 부피비)로 정제하여 화합물 1-6을 5.1 g 수득하였다 (71%). Compound 1-5 (8.5 g, 22 mmol) and CuCN (22 g, 220 mmol) were dissolved in NMP (25 mL) and the mixture was stirred at 120 for one day. After adding methylene chloride (100 mL), it was subjected to Celite filter to remove inorganic matter, and the organic layer was washed with water. The organic solvent layer was dried over anhydrous MgSO 4 and concentrated. The residue was purified by silica gel column chromatography (EA: hexane = 1: 10 by volume) to obtain 5.1 g of Compound 1-6 (71%).
1H NMR (300MHz, CDCl3) δ 7.05~7.00 (m, 2H), 6.78~6.75 (m, 2H), 4.17 (s, 2H), 3.87 (s, 3H), 2.42 (s, 3H), 2.38 (s, 3H) 1 H NMR (300MHz, CDCl 3 ) δ 7.05 ~ 7.00 (m, 2H), 6.78 ~ 6.75 (m, 2H), 4.17 (s, 2H), 3.87 (s, 3H), 2.42 (s, 3H), 2.38 (s, 3 H)
(6) 2-(4-메톡시-3-(메틸티오)벤질)-5-메틸티오펜-3-카브알데히드(2-(4-methoxy-3-(methylthio)benzyl)-5-methylthiophene-3-carbaldehyde)의 합성(6) Synthesis of 2- (4-methoxy-3- (methylthio) benzyl) -5-methylthiophene-3-carboxaldehyde 3-carbaldehyde)
화합물 1-6 (5.1 g, 17.6 mmol)을 메틸렌 클로라이드 (40 mL) 에 녹인 후 얼음조(ice bath)에서 1M DIBAL(디이소부틸알루미늄, in toluene) (19.4 mL, 19.4 mmol)을 천천히 첨가한 후 3시간 교반하였다. 같은 온도에서 메탄올, 물을 소량씩 첨가하면서 반응을 종료하였다. 유기용매 층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 필터하여 농축하였다. 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피 (EA:hexane = 1:8 부피비)로 정제하여 화합물 1-7을 4 g 수득하였다(수율: 78%). Compound 1-6 (5.1 g, 17.6 mmol) was dissolved in methylene chloride (40 mL) and 1M DIBAL (diisobutylaluminum in toluene) (19.4 mL, 19.4 mmol) was added slowly in an ice bath Followed by stirring for 3 hours. The reaction was terminated while methanol and water were added in small portions at the same temperature. The organic solvent layer was dried over anhydrous MgSO 4 , filtered and concentrated. The residue was purified by silica gel column chromatography (EA: hexane = 1: 8 by volume) to obtain 4 g of Compound 1-7 (yield: 78%).
1H NMR (300MHz, CDCl3) δ 9.99 (s, 1H), 7.04~6.99 (m, 3H), 6.76 (d, J=8.0Hz, 1H), 4.39 (s, 2H), 3.87 (s, 3H), 2.40 (s, 3H), 2.39 (s, 3H) 1 H NMR (300MHz, CDCl 3 ) δ 9.99 (s, 1H), 7.04 ~ 6.99 (m, 3H), 6.76 (d, J = 8.0Hz, 1H), 4.39 (s, 2H), 3.87 (s, 3H ), 2.40 (s, 3 H), 2.39 (s, 3 H)
(7) 6-메톡시-2-메틸-7-(메틸티오)나프토[2,3-b]티오펜(6-methoxy-2-methyl-7-(methylthio)naphtho[2,3-b]thiophene)의 합성(7) Synthesis of 6-methoxy-2-methyl-7- (methylthio) naphtho [2,3-b ] thiophene)
화합물 1-7 (4 g, 13.7 mmol)을 톨루엔 (40 mL)에 녹인 후 Amberlyst 15 (4 g)을 넣고 Dean-Stark 가열 환류 교반하였다. 2시간 후 셀라이트로 필터하고 농축하였다. 농축된 화합물에 디에틸 에테르(80 mL) 을 넣어 침전을 만들어 필터해서 화합물 1-8을 3 g 수득하였다 (수율: 80%). Compound 1-7 (4 g, 13.7 mmol) was dissolved in toluene (40 mL), followed by addition of Amberlyst 15 (4 g) and heating and refluxing with Dean-Stark. After 2 hours, it was filtered with Celite and concentrated. Diethyl ether (80 mL) was added to the concentrated compound to precipitate and filter 3 g of compound 1-8 (yield: 80%).
1H NMR (300MHz, CDCl3) δ 8.06 (s, 1H), 7.96 (s, 1H), 7.46 (s, 1H), 7.12 (s, 1H), 6.99 (s, 1H), 4.01 (s, 3H), 2.60 (s, 3H), 2.55 (s, 3H) 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 )? 8.06 (s, IH), 7.96 (s, IH), 7.46 (s, ), 2.60 (s, 3H), 2.55 (s, 3H)
(8) 2-메틸-7-(메틸티오)나프토[2,3-b]티오펜-6-올(2-methyl-7-(methylthio)naphtho[2,3-b]thiophen-6-ol)의 합성(8) Synthesis of 2-methyl-7- (methylthio) naphtho [2,3-b] thiophen- ol)
화합물 1-8 (3 g, 11 mmol)을 메틸렌 클로라이드 (30 mL) 에 녹인 후 얼음조에서 BBr3 (1.6 mL, 16.4 mmol)을 천천히 첨가하고 상온(25 ℃)에서 2시간 교반하였다. 반응 혼합물에 얼음물을 첨가하여 반응을 종료하고 메틸렌 클로라이드로 희석하여 물로 씻어낸 후, 유기용매 층을 무수 MgSO4로 건조시켜 농축하였다. 농축된 화합물에 디에틸 에테르(100 mL) 을 넣어 침전을 만든 후 필터 해서 원하는 화합물 1-9를 2.3 g 수득하였다 (수율: 81%). Compound 1-8 (3 g, 11 mmol) was dissolved in methylene chloride (30 mL). BBr 3 (1.6 mL, 16.4 mmol) was slowly added in an ice bath and the mixture was stirred at room temperature (25 ° C) for 2 hours. After the reaction was completed by adding ice water to the reaction mixture, the reaction mixture was diluted with methylene chloride and washed with water. The organic solvent layer was dried over anhydrous MgSO 4 and concentrated. Diethyl ether (100 mL) was added to the concentrated compound to precipitate and then filtered to obtain 2.3 g of the desired compound 1-9 (yield: 81%).
1H NMR (300MHz, CDCl3) δ 8.08 (s, 1H), 8.03 (s, 1H), 7.94 (s, 1H), 7.37 (s, 1H), 6.98 (s, 1H), 6.56 (s, 1H), 2.60 (s, 3H), 2.43 (s, 3H) 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 )? 8.08 (s, IH), 8.03 (s, IH), 7.94 (s, IH), 7.37 ), 2.60 (s, 3H), 2.43 (s, 3H)
(9) 2-메틸-7-(메틸티오)나프토[2,3-b]티오펜-6-일 트리플루오로메탄 설포네이트(2-methyl-7-(methylthio)naphtho[2,3-b]thiophen-6-yl trifluoromethane sulfonate)의 합성(9) Synthesis of 2-methyl-7- (methylthio) naphtho [2,3-b] thiophen-6-yl trifluoromethanesulfonate (2-methyl- b] thiophen-6-yl trifluoromethane sulfonate)
화합물 1-9 (1.04 g, 4 mmol)을 메틸렌 클로라이드 (40 ml)에 녹인 용액을 0도로 냉각한 후, 트리에틸아민(1.6 ml, 12 mmol)과 트리플루오로메탄설포닉 언하이드라이드(1 ml, 5.5 mmol)를 순서대로 적가하였다. 상온(25 )에서 40 시간 교반 후 반응이 완결되면 1N HCl 수용액을 붓고 메틸렌 클로라이드를 이용해 추출하였다. 유기 용매 층을 무수 MgSO4로 건조시켜 농축하였다. 진공 건조시켜 원하는 화합물 1-10을 1.5g 수득하였다 (수율: 95%).A solution of Compound 1-9 (1.04 g, 4 mmol) in methylene chloride (40 ml) was cooled to 0 ° C. and then triethylamine (1.6 ml, 12 mmol) and trifluoromethanesulfonic anhydride ml, 5.5 mmol) were added dropwise in this order. After the reaction was completed at room temperature (25) for 40 hours, 1N aqueous HCl solution was poured and extracted with methylene chloride. And concentrated followed by drying the organic layer over anhydrous MgSO 4. Vacuum drying yielded 1.5 g of the desired compound 1-10 (yield: 95%).
1H NMR (300MHz, CDCl3) δ 8.18 (s, 1H), 8.08(s, 1H), 7.81(s, 1H), 7.71(s, 1H), 7.05(s, 1H), 2.64(s, 3H), 2.61(s, 3H) 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 )? 8.18 (s, IH), 8.08 (s, IH), 7.81 (s, IH), 7.71 ), 2.61 (s, 3H)
(10) 트랜스-1,2-비스(2-메틸-7-(메틸티오)나프토[2,3-b]티오펜-6-일) 에텐(trans-1,2-bis(2-methyl-7-(methylthio)naphtho[2,3-b]thiophen-6-yl) ethene)의 합성(10) Trans-1,2-bis (2-methyl-7- (methylthio) naphtho [2,3-b] thiophen-6-yl) -7- (methylthio) naphtho [2,3-b] thiophen-6-yl) ethene)
화합물 1-10 (1.18 g, 3 mmol)과 트랜스-1,2-비스(트리부틸스탠일)에텐(trans-1,2-bis(tributylstannyl)ethene) (0.91 g, 1.5 mmol)을 THF(20 ml)에 녹이고, 여기에 Pd(PPh3)4 (0.18 g, 0.15 mmol)을 첨가하였다. 반응 플라스크를 알루미늄 호일로 감싸고, 20 시간 동안 가열 환류한 후 물로 희석하였다. 침전물을 필터하고 물과 에탄올로 씻어 원하는 화합물 1-11을 노란색의 고체로 0.77 g 수득하였다 (수율: 50%).1,2-bis (tributylstannyl) ethene (0.91 g, 1.5 mmol) (1.18 g, 3 mmol) and Compound-1-10 ml) dissolved, where the Pd (PPh 3) 4 (0.18 g, 0.15 mmol) was added to the. The reaction flask was wrapped with aluminum foil, heated to reflux for 20 hours, and diluted with water. The precipitate was filtered and washed with water and ethanol to give 0.77 g of the desired compound 1-11 as a yellow solid (yield: 50%).
1H NMR (300MHz, CDCl3) δ 8.19(s, 2H), 8.13(s, 4H), 7.70(s, 2H), 7.67(s, 2H), 7.05(s, 2H), 2.62(s, 6H), 2.61(s, 6H) 1 H NMR (300MHz, CDCl 3 ) δ 8.19 (s, 2H), 8.13 (s, 4H), 7.70 (s, 2H), 7.67 (s, 2H), 7.05 (s, 2H), 2.62 (s, 6H ), 2.61 (s, 6H)
(11) 디(2-메틸티오[7,6-b:7',6'-f]나프토티에노[3,2-b]티오펜 (di(2-methylthio[7,6-b:7',6'-f]naphthothieno[3,2-b]thiophene)의 합성(11) Synthesis of di (2-methylthio [7,6-b: 7 ', 6'-f] naphthothieno [3,2- 7 ', 6'-f] naphthothieno [3,2-b] thiophene)
화합물 1-11 (0.62 g, 1.2 mmol)을 아세트산 (2 ml)에 넣고 요오드(iodine) 분말 (7 g, 28 mmol)을 첨가한 후 12시간동안 가열 환류시켰다. 아세트산을 증류하여 제거하고, NaHSO3 포화용액을 넣고 1시간 교반하여 과량의 요오드을 제거하였다. 침전물을 필터하고 물과 아세톤으로 여러 번 씻어 진공 건조하여 원하는 화합물 (1a)를 갈색의 고체로 0.29 g 수득하였다 (수율: 50%). Compound (1-11) (0.62 g, 1.2 mmol) was added to acetic acid (2 ml), iodine powder (7 g, 28 mmol) was added and the mixture was refluxed for 12 hours. Acetic acid was removed by distillation, and a saturated NaHSO 3 solution was added and stirred for 1 hour to remove excess iodine. The precipitate was filtered off, washed several times with water and acetone, and vacuum dried to give 0.29 g of the desired compound (1a) as a brown solid (yield: 50%).
Maldi-MS m/z = 481 (M+1).Maldi-MS m / z = 481 (M + 1).
합성예Synthetic example 2: 2: 축합다환Condensed polycyclic 헤테로방향족Heteroaromatic 화합물(화합물(1))의 합성 Synthesis of Compound (Compound (1))
[반응식 2][Reaction Scheme 2]
(1) 7-(메틸티오)나프토[2,3-b]티오펜-6-일 트리플루오로메탄 설포네이트(7-(methylthio)naphtho[2,3-b]thiophen-6-yl trifluoromethane sulfonate)의 합성(1) Synthesis of 7- (methylthio) naphtho [2,3-b] thiophen-6-yltrifluoromethane sulfonate (7- (methylthio) naphtho [ sulfonate
화합물 1-1 (7 g, 28.41 mmol)을 메틸렌 클로라이드 (500 ml)에 녹인 용액을 0도로 냉각한 후, 트리에틸아민(10.69 ml, 76.72 mmol)과 트리플루오로메탄설포닉 언하이드라이드(6.2 ml, 36.94 mmol)를 순서대로 적가하였다. 상온(25 ℃)에서 40 시간 교반 후 반응이 완결되면 1N HCl 수용액을 붓고 메틸렌 클로라이드를 이용해 추출하였다. 유기 용매 층을 무수 MgSO4로 건조시켜 농축하였다. 진공 건조시켜 원하는 화합물 1-2을 8.37g 수득하였다 (수율: 78%).A solution of Compound 1-1 (7 g, 28.41 mmol) in methylene chloride (500 ml) was cooled to 0 ° C. and then triethylamine (10.69 ml, 76.72 mmol) and trifluoromethanesulfonic anhydride ml, 36.94 mmol) were added dropwise in this order. After the reaction was completed at room temperature (25 ° C) for 40 hours, 1N aqueous HCl solution was poured and extracted with methylene chloride. And concentrated followed by drying the organic layer over anhydrous MgSO 4. Vacuum drying afforded 8.37 g of the desired compound 1-2 (yield: 78%).
1H NMR (300MHz, CDCl3) δ 8.32 (s, 1H), 8.28(s, 1H), 7.85(s, 1H), 7.72(s, 1H), 7.56(d, 1H), 7.43(d, 1H), 2.62(s, 3H) 1 H NMR (300MHz, CDCl 3 ) δ 8.32 (s, 1H), 8.28 (s, 1H), 7.85 (s, 1H), 7.72 (s, 1H), 7.56 (d, 1H), 7.43 (d, 1H ), 2.62 (s, 3H)
(2) 트랜스-1,2-비스(7-(메틸티오)나프토[2,3-b]티오펜-6-일) 에텐(trans-1,2-bis(7-(methylthio)naphtho[2,3-b]thiophen-6-yl) ethene)의 합성(2) Trans-1,2-bis (7- (methylthio) naphtho [2,3-b] thiophen- 2,3-b] thiophen-6-yl) ethene)
화합물 1-2 (8.37 g, 22.12 mmol)과 트랜스-1,2-비스(트리부틸스탠일)에텐(trans-1,2-bis(tributylstannyl)ethene) (5.92 g, 11.06 mmol)을 THF(100 ml)에 녹이고, 여기에 Pd(PPh3)4 (3.83 g, 3.32 mmol)을 첨가하였다. 반응 플라스크를 알루미늄 호일로 감싸고, 20 시간 동안 가열 환류한 후 물로 희석하였다. 침전물을 필터하고 물과 에탄올로 씻어 원하는 화합물 1-3을 노란색의 고체로 2.7 g 수득하였다 (수율: 50%).1,2-bis (tributylstannyl) ethene (5.92 g, 11.06 mmol) and Compound-1-2 (8.37 g, 22.12 mmol) ml) dissolved, where the Pd (PPh 3) 4 (3.83 g, 3.32 mmol) was added to the. The reaction flask was wrapped with aluminum foil, heated to reflux for 20 hours, and diluted with water. The precipitate was filtered and washed with water and ethanol to give 2.7 g of the desired compound 1-3 as a yellow solid (yield: 50%).
Maldi-MS m/z = 484.72 (M+1). Maldi-MS m / z = 484.72 (M + 1).
(3) 디(티오[7,6-b:7',6'-f]나프토티에노[3,2-b]티오펜 (di(thio[7,6-b:7',6'-f]naphthothieno[3,2-b]thiophene)의 합성 (3) di (thio [7,6-b: 7 ', 6'-f] naphthothieno [3,2- b] thiophene di [ -f] naphthothieno [3,2-b] thiophene)
화합물 1-3 (2.74 g, 5.65 mmol)을 클로로포름 (350 ml)에 넣고 요오드(iodine) 분말 (59.5 g, 234.5 mmol)을 첨가한 후 48시간동안 가열 환류시켰다. 클로로포름을 증류하여 제거하고, NaHSO3 포화용액을 넣고 1시간 교반하여 과량의 요오드을 제거하였다. 침전물을 필터하고 물과 아세톤으로 여러 번 씻어 진공 건조하여 원하는 화합물 (1)를 갈색의 고체로 1.28 g 수득하였다 (수율: 50%). Iodine powder (59.5 g, 234.5 mmol) was added to chloroform (350 ml) and the mixture was refluxed for 48 hours. The chloroform was distilled off, and a saturated NaHSO 3 solution was added and stirred for 1 hour to remove excess iodine. The precipitate was filtered, washed several times with water and acetone, and vacuum dried to give 1.28 g of the desired compound (1) as a brown solid (yield: 50%).
Maldi-MS m/z = 452.03 (M+1). Maldi-MS m / z = 452.03 (M + 1).
합성예Synthetic example 3: 3: 축합다환Condensed polycyclic 헤테로방향족Heteroaromatic 화합물(화합물(1c))의 합성 Synthesis of Compound (Compound (1c))
[반응식 3][Reaction Scheme 3]
(1) 2-데실-7-(메틸티오)나프토[2,3-b]티오펜-6-일 트리플루오로메탄 설포네이트(2-decyl-7-(methylthio)naphtho[2,3-b]thiophen-6-yl trifluoromethane sulfonate)의 합성(1) Synthesis of 2-decyl-7- (methylthio) naphtho [2,3-b] thiophen-6-yl trifluoromethanesulfonate b] thiophen-6-yl trifluoromethane sulfonate)
화합물 1-1 (7 g, 18.10 mmol)을 메틸렌 클로라이드 (500 ml)에 녹인 용액을 0도로 냉각한 후, 트리에틸아민(6.81 ml, 48.89 mmol)과 트리플루오로메탄설포닉 언하이드라이드(3.95 ml, 23.54 mmol)를 순서대로 적가하였다. 상온(25 )에서 40 시간 교반 후 반응이 완결되면 1N HCl 수용액을 붓고 메틸렌 클로라이드를 이용해 추출하였다. 유기 용매 층을 무수 MgSO4로 건조시켜 농축하였다. 진공 건조시켜 원하는 화합물 1-2를 8.95g 수득하였다 (수율: 95%).A solution of Compound 1-1 (7 g, 18.10 mmol) in methylene chloride (500 ml) was cooled to 0 ° C. and then triethylamine (6.81 ml, 48.89 mmol) and trifluoromethanesulfonic anhydride ml, 23.54 mmol) were added dropwise in this order. After the reaction was completed at room temperature (25) for 40 hours, 1N aqueous HCl solution was poured and extracted with methylene chloride. And concentrated followed by drying the organic layer over anhydrous MgSO 4. Vacuum drying yielded 8.95 g of the desired compound 1-2 (yield: 95%).
1H NMR (300MHz, CDCl3) δ 8.18 (s, 1H), 8.08(s, 1H), 7.80(s, 1H), 7.71(s, 1H), 7.06(s, 1H), 2.93(t, 2H), 2.61(s, 3H), 1.78(m, 2H), 1.28(m, 14H), 0.88(t, 3H) 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 )? 8.18 (s, IH), 8.08 (s, IH), 7.80 (s, IH), 7.71 ), 2.61 (s, 3H), 1.78 (m, 2H), 1.28 (m, 14H), 0.88
(2) 트랜스-1,2-비스(2-데실-7-(메틸티오)나프토[2,3-b]티오펜-6-일) 에텐(trans-1,2-bis(2-decyl-7-(methylthio)naphtho[2,3-b]thiophen-6-yl) ethene)의 합성(2) Synthesis of trans-1,2-bis (2-decyl-7- (methylthio) naphtho [2,3-b] thiophen-6-yl) -7- (methylthio) naphtho [2,3-b] thiophen-6-yl) ethene)
화합물 1-2 (8.95 g, 17.26 mmol)과 트랜스-1,2-비스(트리부틸스탠일)에텐(trans-1,2-bis(tributylstannyl)ethene) (5.23 g, 8.63 mmol)을 THF(100 ml)에 녹이고, 여기에 Pd(PPh3)4 (2.99 g, 2.59 mmol)을 첨가하였다. 반응 플라스크를 알루미늄 호일로 감싸고, 20 시간 동안 가열 환류한 후 물로 희석하였다. 침전물을 필터하고 물과 에탄올로 씻어 원하는 화합물 1-3을 노란색의 고체로 2.36 g 수득하였다 (수율: 36%).1,2-bis (tributylstannyl) ethene (5.23 g, 8.63 mmol) and Compound-1-2 (8.95 g, 17.26 mmol) ml) dissolved, where the Pd (PPh 3) 4 (2.99 g, 2.59 mmol) was added to the. The reaction flask was wrapped with aluminum foil, heated to reflux for 20 hours, and diluted with water. The precipitate was filtered and washed with water and ethanol to give 2.36 g of the desired compound 1-3 as a yellow solid (yield: 36%).
1H NMR (300MHz, CDCl3) δ 8.19(s, 1H), 8.14(s, 2H), 7.70(s, 1H), 7.67(s, 1H), 7.06(s, 1H), 2.91(t, 2H), 2.62(s, 3H), 1.78(m, 2H), 1.36(m, 14H), 0.88(t, 3H) 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 )? 8.19 (s, IH), 8.14 (s, 2H), 7.70 (s, IH), 7.67 ), 2.62 (s, 3H), 1.78 (m, 2H), 1.36 (m,
(3) 디(2-데실티오[7,6-b:7',6'-f]나프토티에노[3,2-b]티오펜 (di(2-decylthio[7,6-b:7',6'-f]naphthothieno[3,2-b]thiophene)의 합성(3) Synthesis of di (2-decylthio [7,6-b: 7 ', 6'-f] naphthothieno [3,2- 7 ', 6'-f] naphthothieno [3,2-b] thiophene)
화합물 1-3 (2.36 g, 3.08 mmol)을 클로로포름 (300 ml)에 넣고 요오드(iodine) 분말 (32.48 g, 128 mmol)을 첨가한 후 48시간동안 가열 환류시켰다. 클로로포름을 증류하여 제거하고, NaHSO3 포화용액을 넣고 1시간 교반하여 과량의 요오드을 제거하였다. 침전물을 필터하고 물과 아세톤으로 여러 번 씻어 진공 건조하여 원하는 화합물 (1c)를 갈색의 고체로 1.1 g 수득하였다 (수율: 50%). Iodine powder (32.48 g, 128 mmol) was added to chloroform (300 ml) and the mixture was refluxed for 48 hours. The chloroform was distilled off, and a saturated NaHSO 3 solution was added and stirred for 1 hour to remove excess iodine. The precipitate was filtered, washed several times with water and acetone, and vacuum dried to give the desired compound (1c) as a brown solid, 1.1 g (yield: 50%).
Maldi-MS m/z = 733.1 (M+1). Maldi-MS m / z = 733.1 (M + 1).
합성예Synthetic example 4: 4: 축합다환Condensed polycyclic 헤테로방향족Heteroaromatic 화합물(화합물(8))의 합성 Synthesis of Compound (Compound (8))
[반응식 4][Reaction Scheme 4]
(1) 8-(메틸티오)안트라[2,3-b]티오펜-7-일 트리플루오로메탄 설포네이트(8-(methylthio)anthra[2,3-b]thiophen-7-yl trifluoromethane sulfonate)의 합성(1) Synthesis of 8- (methylthio) anthra [2,3-b] thiophen-7-ylthiophen-7-yl trifluoromethane sulfonate ) Synthesis of
화합물 8-1 (1.0 g, 3.37 mmol)을 메틸렌 클로라이드 (100 ml)에 녹인 용액을 0℃로 냉각한 후, 트리에틸아민(1.27 ml, 9.1 mmol)과 트리플루오로메탄설포닉 언하이드라이드(0.74 ml, 4.39 mmol)를 순서대로 적가하였다. 상온(25 )에서 40 시간 교반 후 반응이 완결되면 1N HCl 수용액을 붓고 메틸렌 클로라이드를 이용해 추출하였다. 유기 용매 층을 무수 MgSO4로 건조시켜 농축하였다. 진공 건조시켜 원하는 화합물 8-2을 1.21g 수득하였다 (수율: 95%).A solution of Compound 8-1 (1.0 g, 3.37 mmol) in methylene chloride (100 ml) was cooled to 0 ° C and then triethylamine (1.27 ml, 9.1 mmol) and trifluoromethanesulfonic anhydride 0.74 ml, 4.39 mmol) were added dropwise in this order. After the reaction was completed at room temperature (25) for 40 hours, 1N aqueous HCl solution was poured and extracted with methylene chloride. And concentrated followed by drying the organic layer over anhydrous MgSO 4. Vacuum drying afforded 1.21 g of the desired compound 8-2 (yield: 95%).
1H NMR (300MHz, CDCl3) δ 8.57 (s, 1H), 8.57(s, 2H), 8.54(s, 1H), 8.47(s, 1H), 7.91(s, 1H), 7.79(s, 1H), 7.54(d, 1H), 7.43(d, 1H), 2.65(s, 3H) 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 )? 8.57 (s, IH), 8.57 (s, IH), 8.54 (s, IH), 8.47 ), 7.54 (d, IH), 7.43 (d, IH), 2.65 (s, 3H)
(2) 트랜스-1,2-비스(8-(메틸티오)안트라[2,3-b]티오펜-7-일) 에텐(trans-1,2-bis(8-(methylthio)antra[2,3-b]thiophen-7-yl) ethene)의 합성(2) Synthesis of trans-1,2-bis (8- (methylthio) anthra [2,3-b] thiophen- , 3-b] thiophen-7-yl) ethene)
화합물 8-2 (1.1 g, 2.33 mmol)과 트랜스-1,2-비스(트리부틸스탠일)에텐(trans-1,2-bis(tributylstannyl)ethene) (0.63 g, 1.17 mmol)을 THF(20 ml)에 녹이고, 여기에 Pd(PPh3)4 (0.4 g, 0.35 mmol)을 첨가하였다. 반응 플라스크를 알루미늄 호일로 감싸고, 20 시간 동안 가열 환류한 후 물로 희석하였다. 침전물을 필터하고 물과 에탄올로 씻어 원하는 화합물 8-3을 노란색의 고체로 0.26 g 수득하였다 (수율: 43%).(Trans-1,2-bis (tributylstannyl) ethene) (0.63 g, 1.17 mmol) and Compound 8-2 (1.1 g, 2.33 mmol) It is dissolved in ml), where the Pd (PPh 3) 4 (0.4 g, 0.35 mmol) was added. The reaction flask was wrapped with aluminum foil, heated to reflux for 20 hours, and diluted with water. The precipitate was filtered and washed with water and ethanol to give 0.26 g of the desired compound 8-3 as a yellow solid (yield: 43%).
Maldi-MS m/z = 584.8 (M+1). Maldi-MS m / z = 584.8 (M + 1).
(3) 화합물 (8)의 합성(3) Synthesis of Compound (8)
화합물 8-3 (0.25 g, 0.45 mmol)을 클로로포름 (50 ml)에 넣고 요오드(iodine) 분말 (4.56 g, 18.99 mmol)을 첨가한 후 48시간동안 가열 환류시켰다. 클로로포름을 증류하여 제거하고, NaHSO3 포화용액을 넣고 1시간 교반하여 과량의 요오드을 제거하였다. 침전물을 필터하고 물과 아세톤으로 여러 번 씻어 진공 건조하여 원하는 화합물 (8)을 적갈색의 고체로 0.12 g 수득하였다 (수율: 50%). Compound 8-3 (0.25 g, 0.45 mmol) was added to chloroform (50 ml), iodine powder (4.56 g, 18.99 mmol) was added, and the mixture was refluxed for 48 hours. The chloroform was distilled off, and a saturated NaHSO 3 solution was added and stirred for 1 hour to remove excess iodine. The precipitate was filtered, washed several times with water and acetone, and vacuum-dried to obtain 0.12 g (yield: 50%) of the desired compound (8) as a reddish brown solid.
Maldi-MS m/z = 552.7 (M+1). Maldi-MS m / z = 552.7 (M + 1).
축합다환Condensed polycyclic 헤테로방향족Heteroaromatic 화합물의 Compound 열안정성Thermal stability
상기 합성예 1 내지 4의 화합물의 열안정성을 평가하기 위하여 열분해온도를 측정하여 평가한다. 열분해온도(thermal degradation temperature, Td)는 화합물이 분해되기 시작하는 온도로, 화합물이 본래의 분자 구조를 유지하지 못하고 변형되는 온도이다. 일반적으로 열분해 온도 이상에서는 화합물을 구성하는 분자 내 원자가 대기 또는 진공 중으로 휘발되어 소실되므로, 열분해 온도는 화합물의 초기 중량이 열에 의해 감소되기 시작하는 온도로 평가될 수 있다. 여기에서는 열중량 분석(thermal gravimetric analysis, TGA) 방법으로 측정한다. 이중 합성예 2의 화합물의 1중량% 소실되는 분해온도가 468 ℃였고 Ref-1 화합물은 1중량% 소실되는 분해온도가 339 ℃인 것으로 나타났다. 이로부터 합성예 2의 화합물의 열적 안정성이 우수함을 확인할 수 있다.In order to evaluate the thermal stability of the compounds of Synthesis Examples 1 to 4, the pyrolysis temperature was measured and evaluated. The thermal degradation temperature (T d ) is the temperature at which the compound begins to decompose and is the temperature at which the compound is deformed without maintaining its original molecular structure. Generally, above the pyrolysis temperature, the intramolecular atoms constituting the compound volatilize and disappear into the atmosphere or vacuum, so that the pyrolysis temperature can be evaluated as the temperature at which the initial weight of the compound begins to decrease by heat. Here, thermal gravimetric analysis (TGA) is used. The decomposition temperature at which 1 wt% of the compound of Synthetic Example 2 disappears is 468 DEG C, and the decomposition temperature at which 1 wt% of the Ref-1 compound disappears is 339 DEG C. From this, it can be confirmed that the compound of Synthesis Example 2 has excellent thermal stability.
실시예Example 1 내지 4: 1 to 4: 축합다환Condensed polycyclic 헤테로방향족Heteroaromatic 화합물을 사용한 유기 박막 트랜지스터의 제조 Preparation of organic thin film transistor using compound
먼저 실리콘 산화막이 3000 Å 덮인 실리콘 기판을 이소프로필알코올을 이용하여 10분간 세척하여 건조한다. 세정된 실리콘 기판을 산소 플라즈마로 처리후 헥산에 5mM 농도로 희석시킨 옥타데실트리클로로실란 용액에 30분간 담구었다가 헥산과 에탄올로 세척한 후 120에서 30분 구워주고, 클로로포름 용매에 담구어 초음파 세척한다. 세척한 실리콘 기판을 건조한 후 진공 열증착 방법을 사용하여 상기 합성예 1 내지 4에서 합성한 축합다환 헤테로방향족 화합물을 각각 700 Å 두께로 도포한다. 그 위에 소스-드레인 전극으로 사용되는 Au를 스퍼터링법으로 1000 Å 두께로 증착하여 유기 박막 트랜지스터(OTFT)를 제작한다.First, the silicon substrate with the silicon oxide film covering 3000 Å is washed with isopropyl alcohol for 10 minutes and dried. After washing the cleaned silicon substrate with oxygen plasma, it was immersed in octadecyltrichlorosilane solution diluted to 5 mM concentration in hexane for 30 minutes, washed with hexane and ethanol, and baked for 120 to 30 minutes. Then, the substrate was immersed in chloroform solvent, do. The washed silicon substrate was dried, and then the condensed polycyclic aromatic compounds synthesized in Synthesis Examples 1 to 4 were respectively applied to a thickness of 700 Å by a vacuum thermal deposition method. And Au, which is used as a source and a drain electrode, is deposited thereon to a thickness of 1000 Å by sputtering to fabricate an organic thin film transistor (OTFT).
비교예Comparative Example 1 내지 4: 1 to 4: 축합다환Condensed polycyclic 헤테로방향족Heteroaromatic 화합물을 사용한 유기 박막 트랜지스터의 제조 Preparation of organic thin film transistor using compound
상기 합성예 1 내지 4에서 합성한 축합다환 헤테로방향족 화합물 대신 하기 표 2에 기재된 화합물을 사용하여 실시예 1 내지 4와 동일한 방법으로 유기 박막 트랜지스터(OTFT)를 제작한다.Organic thin film transistors (OTFTs) were fabricated in the same manner as in Examples 1 to 4, using the compounds shown in the following Table 2 instead of the condensed polycyclic aromatic heteroaromatic compounds synthesized in Synthesis Examples 1 to 4.
실시예 1 내지 4와 비교예 1 내지 4에 따른 유기 박막 트랜지스터의 전하 이동도를 계산한다.The charge mobility of the organic thin film transistors according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 is calculated.
유기 박막 트랜지스터의 전하 이동도는 포화영역(saturation region) 전류식으로부터 (ISD)1/ 2 과 VG를 변수로 한 그래프를 얻고 그 기울기로부터 구하였다:Charge carrier mobility of the organic thin film transistor is a graph of the gain (I SD) 1/2 and V G as a variable from the saturation region (saturation region) current type was determined from the slope:
[수학식 1][Equation 1]
상기 수학식 1에서, ISD는 소스-드레인 전류이고, μ 또는 μFET는 전하 이동도이며, C0는 게이트 절연막의 정전용량이고, W는 채널 폭이며, L은 채널 길이이고, VG는 게이트 전압이며, VT는 문턱전압이다. In Equation 1, I SD is the source-and-drain current, μ or μ FET is also the charge transfer, C 0 is the capacitance of the gate insulating film, W is a channel width, L is channel length, V G is Gate voltage, and V T is the threshold voltage.
이중 실시예 2 및 비교예 1 내지 4의 전하 이동도의 측정 결과는 표 2와 같다. The results of the measurement of the charge mobility of Example 2 and Comparative Examples 1 to 4 are shown in Table 2.
표 2를 참조하면, 8개의 방향족 고리를 포함하는 합성예 2의 화합물을 포함하는 실시예 2의 유기 박막 트랜지스터의 이동도가 6개의 방향족 고리를 포함하는 화합물(Ref-1, Ref-2)을 포함하는 비교예 1 또는 비교예 2의 유기 박막 트랜지스터와 7개의 방향족 고리를 포함하는 비교예 3의 유기 박막 트랜지스터보다 이동도가 우수함을 알 수 있다. 또한 최외각 고리에 페닐렌 링이 존재하는 화합물을 포함하는 비교예 4의 유기 박막 트랜지스터보다 티오펜 링이 존재하는 합성예 2의 화합물을 포함하는 실시예 2의 유기 박막 트랜지스터의 이동도가 더 우수함을 확인할 수있다.Referring to Table 2, the mobility of the organic thin film transistor of Example 2 including the compound of Synthesis Example 2 including 8 aromatic rings was evaluated as the compound (Ref-1, Ref-2) containing six aromatic rings The organic thin film transistor of Comparative Example 1 or Comparative Example 2 and the organic thin film transistor of Comparative Example 3 including 7 aromatic rings are superior in mobility. The mobility of the organic thin film transistor of Example 2 including the compound of Synthesis Example 2 in which thiophene ring is present is superior to that of the organic thin film transistor of Comparative Example 4 including a compound in which the phenylene ring is present in the outermost ring can confirm.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And falls within the scope of the invention.
10, 20: 트랜지스터
12, 22: 기판
16, 26: 절연층
18, 28: 활성층
14, 24: 게이트 전극
17a, 27a: 소스 전극
17b, 27b: 드레인 전극10, 20: transistor
12, 22: substrate
16, 26: insulating layer
18, 28:
14, 24: Gate electrode
17a, 27a: source electrode
17b, 27b: drain electrode
Claims (11)
[화학식 1A]
[화학식 1B]
상기 화학식 1A 및 1B에서,
Ar1과 Ar2는 각각 독립적으로 페닐렌, 나프탈렌 또는 안트라센이고, a는 Ar1과 Ar2의 탄소에 결합하는 수소의 개수에 대응되고,
X1 내지 X4는 각각 독립적으로 O, S, Se, Te 또는 N-Ra 이고, 여기에서 Ra 는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄 C1 내지 C30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴옥시기(-ORb, 여기에서 Rb는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기임), 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30의 사이클로알킬옥시기(-ORc, 여기에서 Rc는 치환 또는 비치환된 C4 내지 C30의 사이클로알킬기임), 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴기, 아실기(-C(=O)Rd, 여기에서 Rd는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기임), 술포닐기(-S(=O)2Re, 여기에서 Re는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기임) 또는 카바메이트기(-NHC(=O)ORf, 여기에서 Rf는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기임)이고,
R1 내지 R13는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알킬헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기이고,
n1은 0 또는 1이고,
n2와 n3는 각각 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이고,
n1이 0이면 n2와 n3는 각각 독립적으로 1, 2 또는 3의 정수이고
n1이 1이면 n1+n2+n3≥2를 만족한다.A condensed polycyclic heteroaromatic compound selected from a compound represented by the following formula (1A), a compound represented by the formula (1B), and combinations thereof:
≪ EMI ID =
≪ RTI ID = 0.0 &
In the above formulas 1A and 1B,
Ar 1 and Ar 2 are each independently phenylene, naphthalene or anthracene, a corresponds to the number of hydrogen atoms bonded to the carbon atoms of Ar 1 and Ar 2 ,
X 1 to X 4 each independently represents O, S, Se, Te or NR a wherein each R a is independently selected from the group consisting of hydrogen, a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having from 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted C 2 to C 30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C 2 to C 30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C 7 to C 30 arylalkyl group, a substituted or unsubstituted C 6 to C 30 aryl group, A substituted or unsubstituted C6 to C30 aryloxy group (-OR b , wherein R b is a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group), a substituted or unsubstituted C4 to C30 cycloalkyl group Alkyl group, a substituted or unsubstituted C4 to C30 cycloalkyloxy group (-OR c , wherein R c is a substituted or unsubstituted C4 to C30 cycloalkyl group), a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl Group, an acyl group (-C (= O) R d , wherein R d is substituted or (-S (= O) 2 R e , wherein R e is a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group) or a carbamate group (-NHC (= O) OR f , wherein R f is a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group,
R 1 to R 13 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, A substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, a substituted or unsubstituted C7 to C30 arylalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroarylalkyl group, A substituted or unsubstituted C2 to C30 alkylheteroaryl group, a substituted or unsubstituted C5 to C30 cycloalkyl group or a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group,
n1 is 0 or 1,
n2 and n3 are each independently 0, 1, 2 or 3,
When n1 is 0, n2 and n3 are each independently an integer of 1, 2, or 3
When n1 is 1, n1 + n2 + n3? 2 is satisfied.
n1이 1일 경우 n2와 n3는 모두 0이 아닌, 축합다환 헤테로방향족 화합물. The method according to claim 1,
When n1 is 1, n2 and n3 are not both 0, a condensed polycyclic heteroaromatic compound.
R1 및 R7은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알킬헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 사이클로알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기인 축합다환 헤테로방향족 화합물.The method according to claim 1,
R 1 and R 7 are a substituted or unsubstituted C 1 to C 30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C 6 to C 30 aryl group, a substituted or unsubstituted C 2 to C 30 heteroaryl group, a substituted or unsubstituted C 7 to C 30 arylalkyl group, A substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroarylalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkylheteroaryl group, a substituted or unsubstituted C5 to C30 cycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, Heteroaromatic compounds.
R1 및 R7은 플루오로 치환된 C1 내지 C30 알킬기인 축합다환 헤테로방향족 화합물The method according to claim 1,
Wherein R < 1 > and R < 7 > are C1 to C30 alkyl groups substituted by a fluorine atom
Ra는 치환 또는 비치환된 C10 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C10 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C10 내지 C30의 알케닐기 또는 치환 또는 비치환된 C10 내지 C30 알키닐기인 축합다환 헤테로방향족 화합물.The method according to claim 1,
R a is a substituted or unsubstituted C10 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C10 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C10 to C30 alkenyl group or a substituted or unsubstituted C10 to C30 alkynyl group, Aromatic compounds.
Ra는 플루오로 치환된 C1 내지 C30 알킬기인 축합다환 헤테로방향족 화합물.The method according to claim 1,
And R < a > is a C1 to C30 alkyl group substituted by a fluorine atom.
상기 축합다환 헤테로방향족 화합물은 350 내지 3000의 평균 분자량을 가지는 축합다환 헤테로방향족 화합물.The method according to claim 1,
Wherein the condensed polycyclic heteroaromatic compound has an average molecular weight of 350 to 3000. < Desc / Clms Page number 24 >
상기 전자 소자가 트랜지스터, 유기 발광 소자(OLED), 광기전 소자(photovoltaic device), 태양전지, 레이저 소자, 메모리 소자 또는 센서인, 전자 소자.10. The method of claim 9,
Wherein the electronic device is a transistor, an organic light emitting diode (OLED), a photovoltaic device, a solar cell, a laser device, a memory device or a sensor.
상기 전자 소자는 적어도 하나의 전하수송층을 포함하고,
상기 축합다환 헤테로방향족 화합물은 상기 전하수송층에 포함되는 전자 소자.
10. The method of claim 9,
Wherein the electronic device comprises at least one charge transport layer,
Wherein the condensed polycyclic heteroaromatic compound is contained in the charge transport layer.
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