PL223976B1 - Poli[2,7-bis(2-tiofeno)-9,9-dimetyloksanten], sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie w polimerowym materiale półprzewodnikowym - Google Patents

Poli[2,7-bis(2-tiofeno)-9,9-dimetyloksanten], sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie w polimerowym materiale półprzewodnikowym

Info

Publication number
PL223976B1
PL223976B1 PL408339A PL40833914A PL223976B1 PL 223976 B1 PL223976 B1 PL 223976B1 PL 408339 A PL408339 A PL 408339A PL 40833914 A PL40833914 A PL 40833914A PL 223976 B1 PL223976 B1 PL 223976B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
dimethylxanthene
bis
thiophene
poly
formula
Prior art date
Application number
PL408339A
Other languages
English (en)
Other versions
PL408339A1 (pl
Inventor
Jadwiga Sołoducho
Kamila Olech
Original Assignee
Politechnika Wroclawska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Wroclawska filed Critical Politechnika Wroclawska
Priority to PL408339A priority Critical patent/PL223976B1/pl
Publication of PL408339A1 publication Critical patent/PL408339A1/pl
Publication of PL223976B1 publication Critical patent/PL223976B1/pl

Links

Landscapes

  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest poli[2,7-bis(2-tiofeno)-9,9-dimetyloksanten], sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie poli[2,7-bis(2-tiofeno)-9,9-dimetyloksantenu] w materiale półprzewodnikowym, przeznaczonym do budowy urządzeń optoelektronicznych.
Znane są z literatury przedmiotu materiały półprzewodnikowe zachowujące się jak dielektryki, które w pewnym zakresie stają się przewodnikami, posiadającymi małą oporność i wolne elektrony. Ważną cechą półprzewodników jest to, że ich zdolność przewodzenia zależy od wielu czynników, w tym głównie od zawartości domieszek i temperatury.
W urządzeniach elektronicznych wykorzystujących materiały półprzewodnikowe, występuje często efekt polowy, który polega na zmianie charakteru powierzchniowej warstwy półprzewodnika pod wpływem przyłożonego zewnętrznego pola elektrycznego. W amerykańskim zgłoszeniu patentowym nr US2013276887 A1 opisany jest półprzewodnikowy polimer wytworzony z pochodnych alkilotiofenu do zastosowań w modyfikowaniu przestrzeni kontaktowych oraz urządzeniach fotowoltaicznych.
Znane jest również zastosowanie chemoczułych cienkich filmów do budowy wysokiej klasy urządzeń optoelektronicznych. Między innymi w zgłoszeniu nr SG173794 A1 wskazano półprzewodnikowe organiczne filmy wytworzone z płaskich heterocyklicznych makrostruktur (50 atomów węgla), które są stabilnymi materiałami wykorzystywanymi do wytwarzania urządzeń fotowoltaicznych, fotodetektorów, diod emitujących światło, komórek pamięci oraz sensorów.
Znany jest z amerykańskiego zgłoszenia patentowego nr US2008001127 A1 wytrzymały o wysokiej mocy materiał półprzewodnikowy, zbudowany na bazie kompozytów otrzymanych ze związków galenowych i arsenowych, który ma właściwości elektroprzewodzące i jest czuły na zmiany temperatury.
Znane są z amerykańskiego zgłoszenia patentowego nr US2010112471 A1 warstwy wytworzone z różnych pochodnych azafenylowych. Układy tego typu stosowane są jako wydajne nośniki ładunku w materiale półprzewodnikowym.
Heterocykliczne układy znajdują liczne zastosowanie w wytwarzaniu materiałów transportujących ładunek oraz emitujących światło w zakresie widzialnym. Oligomery zbudowane z fluorenowych jednostek są często wykorzystywane jako półprzewodnikowe cienkie filmy organiczne do zastosowań w budowie sprzętu telewizyjnego, urządzeń elektronicznych o właściwościach emitujących światło i w urządzeniach tranzystorowych. Znany z amerykańskiego zgłoszenia patentowego nr US20040940566 A1 kopolimer otrzymany z 9,9-dialkilofluorenu i pochodnych pirydyny znalazł zastosowanie w produkcji cienkich filmów emitujących światło, podobnie jak maleinowe czy fumarynowe pochodne tego układu opisane w zgłoszeniu nr GB2456298.
Z amerykańskiego zgłoszenia nr US2009127547 A1 znane są π-sprzężone polimerowe boropochodne heterocykliczne, które tworzą stabilne filmy wykorzystywane w produkcji elektronicznych urządzeń tranzystorowych i emitujących światło, urządzeń fotowoltaicznych oraz magazynujących energię.
Istotę wynalazku stanowi poli[2,7-bis(2-tiofeno)-9,9-dimetyloksantenu] o wzorze 1.
Symetryczne wielopierścieniowe przewodzące układy typu donor-akceptor obecne w kopolimerze poli[2,7-bis(2-tiofeno)-9,9-dimetyloksantenie], nadają mu własności elektroaktywne oraz optyczne.
Sposób wytwarzania poli[2,7-bis(2-tiofeno)-9,9-dimetyloksantenu] o wzorze 1, polega na tym, że w pierwszym etapie 2,7-dibromo-9,9-dimetyloksantenu poddaje się reakcji z 4,4,5,5-tetrametylo-2,1,3-dioksoborolanem w roztworze trietyloaminy (NEt3) oraz dioksanu w obecności katalizatora palladowego - Pd(PPh3)4. W kolejnym etapie prowadzi się reakcję syntezy 2,7-bis(4,4,5,5-tetrametylo-2,1,3-dioksoborolan-2-ylo)-9,9-dimetyloksantenu z 2-bromotiofenem. Reakcję tą prowadzono w roztworze 2-etoksyetanolu oraz węglanu potasu w temperaturze wrzenia rozpuszczalnika w atmosferze azotu przez 24 godziny. Otrzymany produkt o wzorze 2 oczyszcza się na kolumnie chromatograficznej, po czym w kolejnym etapie 2,7-bis(2-tiofeno)-9,9-dimetyloksanten poddaje się elektropolimeryzacji.
Korzystnie proces elektropolimeryzacji prowadzi się w układzie trójelekrodowym złożonym z p olikrystalicznej platynowej elektrody, platynowej elektrody pomocniczej oraz chlorosrebrowej elektrody referencyjnej (Ag/AgCl/3M KCl).
Korzystnie otrzymany produkt w postaci 2,7-bis(2-tiofeno)-9,9-dimetyloksantenu o wzorze 2 oczyszcza się na kolumnie chromatograficznej.
Zastosowanie poli[2,7-bis(2-tiofeno)-9,9-dimetyloksantenu] o wzorze 1, do wytwarzania materiału półprzewodnikowego zawierającego warstwę aktywną w postaci filmu elektropolimerowego otrzymanego z poli[2,7-bis(2-tiofeno)-9,9-dimetyloksantenu] o wzorze 1, nałożonego na polikrystaliczną elektrodę platynową.
PL 223 976 B1
Materiał półprzewodnikowy według wynalazku stanowi film zachowujący się jak półprzewodnik typu p, przewodnictwo dziurawo-elektronowe, fig. 1. Potencjał utleniania monomeru (wzór 2) wynosi 5,95 eV (względem próżni), tworzy on domieszkowany polimer o charakterystycznej dla półprzewodników wartości pasma wzbronionego (różnica poziomów energetycznych HOMO-LUMO) równej 2,70 eV wyznaczonej elektrochemicznie, natomiast wartość wyznaczona na podstawie pomiarów spektroskopowych wynosi 2,67 eV. Korzystnie polimer poli[2,7-bis(2-tiofeno)-9,9-dimetyloksanten] wykazuje fotoaktywność.
Pomiary wykonano na aparacie pAutolab III (Metrohm Autolab B.V., Holandia). Film polimerowy otrzymano na drodze woltamperometrii cyklicznej (10 cykli) 0,5 mM roztworu monomeru w zakresie potencjałów -0,4-1,35 V względem Ag/AgCl/3M KCl. 0,1 M Roztwór tetrabutyloheksafluorofosforanu amonu (Bu4NPF6) w acetonitrylu został użyty jako elektrolit pomocniczy. Szybkość skanowania wyn osiła 50 mV/s. Przed polimeryzacją roztwór monomeru odtleniono stosując argon.
Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach realizacji, na schemacie reakcji oraz na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia woltamperogram otrzymany w procesie polimeryzacji.
P r z y k ł a d 1
Sposób otrzymywania poli[2,7-bis(2-tiofeno)-9,9-dimetyloksantenu] o wzorze 1 jest trzyetapowym procesem. W celu wytworzenia poli[2,7-bis(2-tiofeno)-9,9-dimetyloksantenu], 2,7-bis(4,4,5,5-tetrametylo-2,1,3-dioksoborolan-2-ylo)-9,9-dimetyloksanten (5,00 mmol, 2,31 g), 2-bromotiofen (11,0 mmol, 1,79 g), K2CO3 (22 mmol, 3,04 g) rozpuszczono w 5 ml wody destylowanej, 45 ml 2-etoksyetanolu oraz dodano Pd(PPh3)4 (0,02 mmol, 23 mg). Reakcje prowadzono w temperaturze wrzenia rozpuszczalnika, w atmosferze azotu przez 24 h. Mieszaninę poreakcyjną ekstrahowano chloroformem a następnie oczyszczano chromatograficznie stosując jak eluent heksan w gradiencie z octanem etylu. Produkt otrzymano w postaci jasno zielonego osadu z wydajnością 94%.
Dane spektralne: 1H NMR (300 MHz, CDCI3), δ (ppm): δ 7.64 (d, 4J = 2.2 Hz, 2H, Ar-H), 7.46 (dd, 3J = 8.4 Hz, 4J = 2.2 Hz, 2H, Ar-H), 7.26 (d, 3J = 4.3 Hz, 4H, Ar-H), 7.11 - 7.04 (m, 4H, Ar-H), 1.72 (s, 6H, CH3);
13C NMR (75 MHz, CDC^), δ (ppm): δ 149.81, 144.31, 130.17, 129.83, 128.09, 125.51, 124.32, 124.04, 122.62, 117.02, 34.25, 32.67;
Analiza elementarna: C; 73.89, H: 5.15, S: 17.26 (obliczono: C; 73.76, H: 4.84; S: 17.12)
Proces elektropolimeryzacji prowadzono w układzie trójelekrodowym złożonym z polikrystalicz2 nej platynowej elektrody pracującej o powierzchni 2.30 mm2, platynowej elektrody pomocniczej oraz chlorosrebrowej elektrody referencyjnej (Ag/AgCl/3M KCl). Pomiary wykonano na aparacie pAutolab III (Metrohm Autolab B.V., Holandia). Film polimerowy otrzymano na drodze woltamperometrii cyklicznej (10 cykli) 0,5 mM roztworu monomeru w zakresie potencjałów -0,4-1,35 V względem Ag/AgCl/3M KCl. 0,1 M Roztwór tetrabutyloheksafluorofosforanu amonu (Bu4NPF6,) w acetonitrylu został użyty jako elektrolit pomocniczy. Szybkość skanowania wynosiła 50 mV/s.
P r z y k ł a d 2
Zastosowanie poli[2,7-bis(2-tiofeno)-9,9-dimetyloksantenu], o wzorze 1, polega na wytworzeniu materiału półprzewodnikowego. Potencjał utleniania monomeru wynosił 5,95 eV (względem próżni), tworzy on domieszkowany polimer o charakterystycznej dla półprzewodników wartości pasma wzbronionego (różnica poziomów energetycznych HOMO-LUMO) równej 2,70 eV wyznaczonej elektrochemicznie, natomiast wartość wyznaczona na podstawie pomiarów spektroskopowych wynosi 2,67 eV. Korzystnie polimer poli[2,7-bis(2-tiofeno)-9,9-dimetyloksanten] wykazuje fotoaktywność.

Claims (5)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Poli[2,7-bis(2-tiofeno)-9,9-dimetyloksanten] o wzorze 1.
  2. 2. Sposób wytwarzania poli[2,7-bis(2-tiofeno)-9,9-dimetyloksanten] o wzorze 1, znamienny tym, że w pierwszym etapie 2,7-dibromo-9,9-dimetyloksantenu poddaje się reakcji z 4,4,5,5-tetrametylo-2,1,3-dioksoborolanem w roztworze trietyloaminy (NEt3) oraz dioksanu w obecności katalizatora palladowego - Pd(PPh3)4, następnie w drugim etapie prowadzi się reakcję syntezy 2,7-bis(4,4,5,5-tetrametylo-2,1,3-dioksoborolan-2-ylo)-9,9-dimetyloksantenu z 2-bromotiofenem, przy czym reakcję prowadzi się w roztworze 2-etoksyetanolu oraz węglanu potasu w temperaturze wrzenia rozpuszczalnika w atmosferze azotu przez 24 godziny, a otrzymany produkt w postaci 2,7-bis(2-tiofeno)-dimetyloksantenu o wzorze 2 poddaje się elektropolimeryzacji.
    PL 223 976 B1
  3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że proces elektropolimeryzacji prowadzi się w układzie trójelektrodowym złożonym z polikrystalicznej platynowej elektrody, platynowej elektrody pomocniczej oraz chlorosrebrowej elektrody referencyjnej (Ag/AgCl/3M KCI).
  4. 4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że otrzymany produkt w postaci 2,7-bis(2-tiofeno)-9,9-dimetyloksantenu o wzorze 2 oczyszcza się na kolumnie chromatograficznej.
  5. 5. Zastosowanie poli[2,7-bis(2-tiofeno)-9,9-dimetyloksantenu] o wzorze 1 do wytwarzania materiału półprzewodnikowego zawierającego warstwę aktywną w postaci filmu elektropolimerowego otrzymanego z poli[2,7-bis(2-tiofeno)-dimetyloksantenu] o wzorze 1 nałożonego na polikrystaliczne elektrody platynowe.
PL408339A 2014-05-27 2014-05-27 Poli[2,7-bis(2-tiofeno)-9,9-dimetyloksanten], sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie w polimerowym materiale półprzewodnikowym PL223976B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL408339A PL223976B1 (pl) 2014-05-27 2014-05-27 Poli[2,7-bis(2-tiofeno)-9,9-dimetyloksanten], sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie w polimerowym materiale półprzewodnikowym

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL408339A PL223976B1 (pl) 2014-05-27 2014-05-27 Poli[2,7-bis(2-tiofeno)-9,9-dimetyloksanten], sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie w polimerowym materiale półprzewodnikowym

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL408339A1 PL408339A1 (pl) 2015-02-16
PL223976B1 true PL223976B1 (pl) 2016-11-30

Family

ID=52464748

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL408339A PL223976B1 (pl) 2014-05-27 2014-05-27 Poli[2,7-bis(2-tiofeno)-9,9-dimetyloksanten], sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie w polimerowym materiale półprzewodnikowym

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL223976B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL408339A1 (pl) 2015-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Koizumi et al. Thienoisoindigo-based low-band gap polymers for organic electronic devices
US6756473B2 (en) Process for the preparation of neutral polyethylenedioxythiophene, and corresponding polyethylenedioxythiophenes
EP2952511A1 (en) Organic compound, organic optoelectronic device and display device
EP2998300A1 (en) Organic compound, organic optoelectronic element, and display device
Vanormelingen et al. Enhanced open-circuit voltage in polymer solar cells by dithieno [3, 2-b: 2′, 3′-d] pyrrole N-acylation
TWI472550B (zh) 具有噻吩并〔3,2-b〕噻吩部分之聚合物
JP7678451B2 (ja) ドーパントおよび導電性組成物ならびにその製造方法
JP2020186316A (ja) アクセプタ−アクセプタ型のn型半導体ポリマー、その製造方法、並びにそのようなポリマーを含有している有機半導体層及び有機電子デバイス
Imae et al. Synthesis and electrical properties of novel oligothiophenes partially containing 3, 4-ethylenedioxythiophenes
Ghosh et al. Thienopyrrole and selenophenopyrrole donor fused with benzotriazole acceptor: microwave assisted synthesis and electrochemical polymerization
Kirkus et al. Hole-transporting glass-forming indolo [3, 2-b] carbazole-based diepoxy monomer and polymers
Kim et al. Photovoltaic properties of a new quinoxaline-based copolymer with Thieno [3, 2-b] thiophene side chain for organic photovoltaic cell applications
KR101777327B1 (ko) 불소기가 도입된 퀴녹살린계 화합물 및 벤조다이싸이오펜계 화합물을 구성단위로 포함하는 고분자 화합물 및 이를 이용한 에너지 변환 소자
Ie et al. Functional oligothiophenes toward molecular wires in single-molecular electronics
PL223976B1 (pl) Poli[2,7-bis(2-tiofeno)-9,9-dimetyloksanten], sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie w polimerowym materiale półprzewodnikowym
WO2013096915A1 (en) Stannyl derivatives of naphthalene diimides and related compositions and methods
CN102807667A (zh) N-酰基化的苯并吡咯二酮基共轭聚合物及其制备、用途
Kim et al. Synthesis and characterization of poly (triphenylamine) s with electron-withdrawing trifluoromethyl side groups for emissive and hole-transporting layer
Pardo et al. Pyridine based polymers: synthesis and characterization
CN105837799B (zh) 一类二羰基桥连吡咯并吡咯二酮聚合物及其制备方法与应用
Wang et al. Synthesis, characterization, and OFET and OLED properties of π-extended ladder-type heteroacenes based on indolodibenzothiophene
Neubig et al. Random vs. alternating donor-acceptor copolymers: A comparative study of absorption and field effect mobility
KR101375563B1 (ko) 전도성 고분자, 이를 이용한 유기 광전변환재료 및 유기 태양전지
KR101661914B1 (ko) 전도성 유기 반도체 화합물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 유기 박막 트랜지스터
Kim et al. Synthesis and properties of phenothiazylene vinylene and bithiophene-based copolymers for organic thin film transistors