TW201443148A - 包含噻二唑基之聚合物、其製造及其於有機電子裝置中之用途 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種包含噻二唑基之新穎聚合物、該聚合物之製造、其於有機電子裝置中之用途以及該等有機電子裝置。

Description

包含噻二唑基之聚合物、其製造及其於有機電子裝置中之用途
本發明係關於一種包含噻二唑基之新穎聚合物、該聚合物之製造、其於有機電子裝置中之用途以及該等有機電子裝置。
研究已中大量關注諸如半導體有機材料之有機電子材料及其於電子裝置中之應用,特定言之此係因為其被視為習知非晶矽技術之替代。有機半導體材料之優勢包括低成本製造以及與低溫沈積組合之高產量之可能性、溶液可加工性及易於製造諸如大型電視螢幕之大型電子裝置。此外,所得電子裝置之特徵為靈活性及較低重量,由此使其更適合於可運輸裝置。
所關注之特定領域為有機光伏打裝置(OPV)。聚合物已發現用於光伏打裝置中,此係因為各別裝置可藉由諸如旋轉塗佈、浸塗或噴墨印刷之溶液加工技術來製造。與用於製造習知無機光伏打裝置之蒸發方法相比,溶液方法更便宜且亦允許更大規模的製造。
儘管已合成大量有機化合物且評估作為有機電子材料之潛在用途,但該領域中之進展被所得材料之特性(若非不可能)難以預測所阻礙。研究及工業因此持續關注有機半導體材料集群之不斷擴大。本發明之其他優勢將自以下描述及實例變得顯而易見。
已驚奇地發現,本發明所揭示之包含噻二唑基之聚合物展示用作有機電子材料之良好特性。
由此,本申請案提供一種包含至少一種式(I)之二價單元U之聚合物
其中X1為N或C-F;且R1為氫或具有1至40個碳原子之碳基。
本申請案亦提供一種製造該聚合物之方法,該方法包含偶合單體之步驟,其中包含含有式I之二價單元之單體,該等單體包含至少一個選自由以下組成之群的單價官能基:Cl、Br、I、O-甲苯磺酸酯基、O-三氟甲磺酸酯基、O-甲磺酸酯基、O-九氟丁磺酸酯基、-SiMe2F、-SiMeF2、-O-SO2Z1、-B(OZ2)2、-CZ3=C(Z3)2、-C≡CH、-C≡CSi(Z1)3、-ZnX0及-Sn(Z4)3,其中X0為鹵素,且Z0、Z1、Z2、Z3及Z4彼此獨立地選自由各自視情況經取代之烷基及芳基組成之群組,且兩個基團Z2亦可一起形成環基。
本發明進一步係關於一種調配物,其包含一或多種包含式I單元之聚合物及一或多種較佳選自有機溶劑之溶劑。
本發明進一步係關於式I單元之用途,其係用作半導體聚合物中之電子受體單元。
本發明進一步係關於包含一或多個式I重複單元及/或一或多個選自視情況經取代之芳基及雜芳基之基團的共軛聚合物,且其中聚合物中之至少一種重複單元為式I單元。
本發明進一步係關於含有式I單元且進一步含有可經反應以形成 如上文及下文所述之共軛聚合物的一或多個反應性基團之單體。
本發明進一步係關於半導體聚合物,其包含一或多個式I單元作為電子受體單元,且較佳進一步包含一或多個具有電子供體特性之單元。
本發明進一步係關於本發明聚合物之用途,其係用作電子受體或n型半導體。
本發明進一步係關於本發明聚合物之用途,其係用作半導體材料、調配物、聚合物摻合物、裝置或裝置組件中之電子受體組件。
本發明進一步係關於一種半導體材料、調配物、聚合物摻合物、裝置或裝置組件,其包含本發明聚合物作為電子受體組件,且較佳進一步包含一或多種具有電子供體特性之化合物或聚合物。
本發明進一步係關於一種混合物或聚合物摻合物,其包含一或多種本發明聚合物及一或多種較佳選自具有一或多個以下特性之化合物的其他化合物:半傳導、電荷輸送、電洞或電子輸送、電洞或電子阻擋、導電、光導或發光特性。
本發明進一步係關於如上文及下文所述之混合物或聚合物摻合物,其包含一或多種本發明聚合物及一或多種較佳選自富勒烯或經取代富勒烯之p型有機半導體化合物。
本發明進一步係關於一種調配物,其包含一或多種本發明之聚合物、調配物、混合物或聚合物摻合物及視情況選用之一或多較佳選自有機溶劑之種溶劑。
本發明進一步係關於本發明之聚合物、調配物、混合物或聚合物摻合物之用途,其係用作電荷輸送、半傳導、導電、光導或發光材料,或用於光學、電光、電子、電致發光或光致發光裝置中,或用於該裝置之組件中或用於包含該裝置或組件之總成中。
本發明進一步係關於一種電荷輸送、半傳導、導電、光導或發 光材料,其包含本發明之聚合物、調配物、混合物或聚合物摻合物。
本發明進一步係關於一種光學、電光、電子、電致發光或光致發光裝置、或其組件或包含其之總成,其包含本發明之聚合物、調配物、混合物或聚合物摻合物,或包含本發明之電荷輸送、半傳導、導電、光導或發光材料。
該等光學、電光、電子、電致發光及光致發光裝置包括(但不限於)有機場效電晶體(OFET)、有機薄膜電晶體(OTFT)、有機發光二極體(OLED)、有機發光電晶體(OLET)、有機光伏打裝置(OPV)、有機光偵測器(OPD)、有機太陽電池、雷射二極體、肖特基二極體(Schottky diode)、光導體及光偵測器。
以上裝置之組件包括(但不限於)電荷注入層、電荷輸送層、夾層、平坦化層、抗靜電膜、聚合物電解質膜(PEM)、傳導性基板及傳導性圖案。
包含該等裝置或組件之總成包括(但不限於)積體電路(IC)、射頻識別(RFID)標籤或含有其之保全標記或保全裝置、平板顯示器或其背光、電子照相裝置、電子照相記錄裝置、有機記憶體裝置、感測器裝置、生物感測器及生物晶片。
另外,本發明之化合物、聚合物、調配物、混合物或聚合物摻合物可用作電池組中之電極材料及用於偵測及辨別DNA序列之組件或裝置中。
定義
就本申請案而言,星號(「*」)表示鍵聯至鄰接單元或基團,且在聚合物之情況下,其可表示與聚合物鏈之鄰接重複單元或末端基之 鍵聯。星號進一步用於表示使芳族或雜芳族環稠合至其他芳族或雜芳族環之環原子。
本發明聚合物易於組合且展現有利特性。其展示裝置製造製程之良好可加工性、有機溶劑中之高溶解度,且尤其適合於使用溶液加工方法之大規模製造。同時,自本發明單體及電子供體單體衍生之共聚物展示低帶隙、高電荷載流子遷移率、BHJ(塊材異質接面)太陽電池中之高外部量子效率、當於p/n型摻合物(例如與富勒烯)使用時的良好形態、高氧化穩定性及在電子裝置中之長壽命,且為用於有機電子OE裝置,尤其用於具有高電荷載流子遷移率及良好斷續比(on/off ratio)之OFET及用於具有高功率轉換效率之OPV裝置之頗具前景的材料。
式I單元尤其適合作為n型與p型半導體化合物、聚合物或共聚物,尤其含有供體與受體單元之共聚物中之(電子)受體單元,且適合於製備適用於BHJ OPV裝置中之p型及n型半導體之摻合物。
如本文中將進一步說明,式I單元、其官能衍生物、化合物、均聚物及共聚物之合成可基於熟習此項技術者已知之方法達成且描述於文獻中。
如本文所用之術語「聚合物」應理解為意謂高相對分子質量之分子,其結構基本上包含實際上或概念上自低相對分子質量之分子衍生之單元的多次重複(Pure Appl.Chem.,1996,68,2291)。術語「寡聚物」應理解為意謂中等相對分子質量之分子,其結構基本上包含少量複數個實際上或概念上自較低相對分子質量之分子衍生之單元(Pure Appl.Chem.,1996,68,2291)。在如本文所用之較佳含義中,聚合物應理解為意謂具有>1個,亦即至少2個重複單元,較佳5個重複單元之化合物,且寡聚物應理解為意謂具有>1個且<10個,較佳<5個重複單元之化合物。
此外,如本文所用之術語「聚合物」應理解為意謂涵蓋一或多個不用類型之重複單元(分子之最小組成單元)之主鏈(backbone)(亦稱為「主鏈(main chain)」)且包括通常已知的術語「寡聚物」、「共聚物」、「均聚物」及其類似物的分子。此外,應瞭解,術語聚合物除聚合物自身之外包括來自伴隨該聚合物合成之引發劑、催化劑及其他元素之基團,其中該等基團理解為不共價併入其中。此外,該等基團及其他元素在通常於聚合後純化過程中移除時通常與聚合物混合或共混,以使得當聚合物在容器之間或溶劑或分散介質之間轉移時其大體上與該聚合物一起保留。
如本文所用之術語「重複單元(repeat unit)」、「重複單元(repeating unit)」及「單體單元」可互換使用且應理解為意謂組成重複單元(CRU),其為組成規則大分子、規則寡聚物分子、規則嵌段或規則鏈之最小重複組成單元(Pure Appl.Chem.,1996,68,2291)。如本文中另外使用之術語「單元」應理解為意謂可為就其自身而言之重複單元或可連同其他單元形成組成重複單元之結構單元。
如本文所用之「末端基」應理解為意謂封端聚合物主鏈之基團。表述「在主鏈中之末端位置中」應理解為意謂二價單元或重複單元一側鍵聯至該末端基且另一側鍵聯至另一重複單元。該等末端基包括封端基團或附接至單體形成不參與聚合反應之聚合物主鏈的反應性基團,例如具有如下文所定義之R5或R6之含義的基團。
如本文所用之術語「封端基團」應理解為意謂附接至或置換聚合物主鏈之末端基之基團。封端基團可藉由封端製程引入至聚合物中。封端可例如藉由使聚合物主鏈之末端基與單官能化合物(「封端劑(endcapper)」)反應來進行,該單官能化合物為例如烷基鹵化物或芳基鹵化物、烷基錫烷或芳基錫烷、或烷基酸酯或芳基酸酯。封端劑可例如在聚合反應之後添加。或者,封端劑可在聚合反應之前或 期間就地添加至反應混合物。亦可使用就地添加封端劑來終止聚合反應,且由此控制形成之聚合物的分子量。典型封端基團為例如H、苯基及低碳烷基。
如本文所用之術語「小分子」應理解為意謂通常不含可藉以反應形成聚合物之反應性基團且指示用於單體形成之單體化合物。與此相反,除非另外說明,否則術語「單體」應理解為意謂帶有一或多個可藉以反應形成聚合物之反應性官能基的單體化合物。
如本文所用之術語「供體」或「供給」及「受體」或「接受」應理解為分別意謂電子供體或電子受體。「電子供體」應理解為意謂向另一化合物或一種化合物之原子之另一基團供給電子之化學實體。「電子受體」應理解為意謂自另一化合物或一種化合物之原子之另一基團接受向其轉移之電子的化學實體。亦參見International Union of Pure and Applied Chemistry,Compendium of Chemical Technology,Gold Book,2.3.2版,2012年8月19日,第477及480頁。
如本文所用之術語「n型」或「n型半導體」應理解為意謂導電電子密度超過遷移電洞密度之外質半導體,且術語「p型」或「p型半導體」應理解為意謂遷移電洞密度超過導電電子密度之外質半導體(亦參見,J.Thewlis,Concise Dictionary of Physics,Pergamon Press,Oxford,1973)。
如本文所用之術語「離去基」應理解為意謂自視為參與指定反應之分子之殘餘或主要部分中之原子分離之原子或基團(其可帶電或不帶電)(亦參見Pure Appl.Chem.,1994,66,1134)。
如本文所用之術語「共軛」應理解為意謂主要含有具有sp2-混成化(或視情況亦存在之sp-混成化)之C原子,且其中此等C原子亦可由雜原子置換之化合物(例如聚合物)。在最簡單之情況下,此為例如具有C-C單及雙(或參)鍵交替之化合物,然而亦包括具有例如1,4-伸苯基 之芳族單元之化合物。就此而論,術語「主要」應理解為意謂具有天然(自然)存在之缺陷或具有由設計所包括之缺陷(其可能導致共軛之中斷)的化合物仍視為共軛化合物。亦參見International Union of Pure and Applied Chemistry,Compendium of Chemical Technology,Gold Book,2.3.2版,2012年8月19日,第322-323頁。
除非另外說明,否則如本文所用之分子量以數目平均分子量Mn或重量平均分子量Mw之形式給出,其係藉由凝膠滲透層析法(GPC)用諸如四氫呋喃、三氯甲烷(TCM、氯仿)、氯苯或1,2,4-三氯苯之溶離溶劑針對聚苯乙烯標準物來測定。除非另外說明,否則使用1,2,4-三氯苯作為溶劑。將多分散性指數(PDI)定義為比率Mw/Mn。聚合度亦稱為重複單元之總數(n),應理解為意謂以n=Mn/MU形式給出之數目平均聚合度,其中Mn為數目平均分子量且MU為單個重複單元之分子量,參見J.M.G.Cowie,Polymers:Chemistry & Physics of Modern Materials,Blackie,Glasgow,1991。
如本文所用之術語「碳基」應理解為意謂包含至少一個碳原子且不具有任何非碳原子(例如-C≡C-)或視情況與諸如N、O、S、P、Si、Se、As、Te或Ge之至少一個非碳原子組合(例如羰基等)之任何單價有機基團部分。
術語「烴基」應理解為意謂另外含有一或多個H原子且視情況含有一或多個例如N、O、S、P、Si、Se、As、Te或Ge之雜原子的碳基。
如本文所用之術語「雜原子」應理解為意謂有機化合物中之不為H或C原子的原子,且較佳應理解為意謂N、O、S、P、Si、Se、As、Te或Ge。
包含3個或3個以上C原子之鏈的碳基或烴基可為直鏈、分支鏈及/或環狀(包括螺環及/或稠合環)。
較佳碳基及烴基包括烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰氧基及烷氧基羰氧基,其各自視情況經取代且具有1至40、較佳1至25、極佳1至18個C原子,此外包括視情況經取代且具有6至40、較佳6至25個C原子之芳基或芳氧基,此外包括烷基芳氧基、芳基羰基、芳氧基羰基、芳基羰氧基及芳氧基羰氧基,其各自視情況經取代且具有6至40、較佳7至40個C原子,其中所有此等基團皆視情況含有一或多個較佳選自N、O、S、P、Si、Se、As、Te及Ge之雜原子。
碳基或烴基可為飽和或不飽和非環狀基團,或可為飽和或不飽和環狀基團。不飽和非環狀或環狀基團為較佳,尤其為芳基、烯基及炔基(尤其乙炔基)。當C1-C40碳基或烴基為非環狀基團時,該基團可為直鏈或分支鏈。C1-C40碳基或烴基包括例如:C1-C40烷基、C1-C40氟烷基、C1-C40烷氧基或氧雜烷基、C2-C40烯基、C2-C40炔基、C3-C40烯丙基、C4-C40烷基二烯基、C4-C40聚烯基、C2-C40酮基、C2-C40酯基、C6-C18芳基、C6-C40烷基芳基、C6-C40芳基烷基、C4-C40環烷基、C4-C40環烯基及其類似基團。在前述基團中較佳分別為C1-C20烷基、C1-C20氟烷基、C2-C20烯基、C2-C20炔基、C3-C20烯丙基、C4-C20烷基二烯基、C2-C20酮基、C2-C20酯基、C6-C12芳基及C4-C20聚烯基。亦包括具有碳原子之基團與具有雜原子之基團的組合,例如經矽烷基、較佳三烷基矽烷基取代之炔基、較佳乙炔基。
如本文所用之術語「芳基」及「雜芳基」較佳意謂具有4至30個環C原子之單、雙或三環芳族或雜芳族基團,其亦可包含縮合環且視情況經一或多個基團L取代,其中L係選自鹵素、-CN、-NC、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)NR0R00、-C(=O)X0、-C(=O)R0、-NH2、-NR0R00、-SH、-SR0、-SO3H、-SO2R0、-OH、-NO2、-CF3、-SF5、P-Sp-、視情況經取代之矽烷基或視情況經取代且視情況包含一或多個 雜原子之具有1至40個C原子之碳基或烴基,且較佳為視情況經氟化之具有1至20個C原子之烷基、烷氧基、硫雜烷基、烷基羰基、烷氧基羰基或烷氧基羰氧基,且R0、R00、X0、P及Sp具有上文及下文所指定之含義。
極佳取代基L係選自鹵素,最佳為F;或具有1至12個C原子之烷基、烷氧基、氧雜烷基、硫烷基、氟烷基及氟烷氧基或具有2至12個C原子之烯基、炔基。
尤其較佳芳基及雜芳基為苯基、吡啶、嘧啶、噠嗪、吡嗪、三唑、四唑、吡唑、萘、噻吩、硒吩、噻吩并噻吩、二噻吩并噻吩、茀及噁唑,其所有皆可未經取代、經如上文所定義之L單或多取代。極佳環係選自吡咯,較佳N-吡咯;呋喃;吡啶,較佳2-吡啶或3-吡啶;嘧啶;噠嗪;吡嗪;三唑;四唑;吡唑;咪唑;異噻唑;噻唑;噻二唑;異噁唑;噁唑;噁二唑;噻吩,較佳2-噻吩;硒吩,較佳2-硒吩;噻吩并[3,2-b]噻吩;噻吩并[2,3-b]噻吩;呋喃并[3,2-b]呋喃;呋喃并[2,3-b]呋喃;硒吩并[3,2-b]硒吩;硒吩并[2,3-b]硒吩;噻吩并[3,2-b]硒吩;噻吩并[3,2-b]呋喃;吲哚;異吲哚;苯并[b]呋喃;苯并[b]噻吩;苯并[1,2-b;4,5-b']二噻吩;苯并[2,1-b;3,4-b']二噻吩;喹啉;2-甲基喹啉;異喹啉;喹喏啉;喹唑啉;苯并三唑;苯并咪唑;苯并噻唑;苯并異噻唑;苯并異噁唑;苯并噁二唑;苯并噁唑;苯并噻二唑,其所有皆可未經取代、經如上文所定義之L單或多取代。芳基及雜芳基之其他實例為選自下文所展示之基團的基團。
烷基或烷氧基(亦即其中末端CH2基團經-O-置換)可為直鏈或分支鏈基團。其較佳為直鏈基團,具有2、3、4、5、6、7或8個碳原子且因此較佳為例如乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基或辛氧基,此外為甲基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五 烷基、壬氧基、癸氧基、十一烷氧基、十二烷氧基、十三烷氧基或十四烷氧基。
烯基(其中一或多個CH2基團經-CH=CH-置換)可為直鏈或分支鏈基團。其較佳為直鏈基團,具有2至10個C原子,且因此較佳為乙烯基;丙-1-烯基或丙-2-烯基;丁-1-烯基、丁-2-烯基或丁-3-烯基;戊-1-烯基、戊-2-烯基、戊-3-烯基或戊-4-烯基;己-1-烯基、己-2-烯基、己-3-烯基、己-4-烯基或己-5-烯基;庚-1-烯基、庚-2-烯基、庚-3-烯基、庚-4-烯基、庚-5-烯基或庚-6-烯基;辛-1-烯基、辛-2-烯基、辛-3-烯基、辛-4-烯基、辛-5-烯基、辛-6-烯基或辛-7-烯基;壬-1-烯基、壬-2-烯基、壬-3-烯基、壬-4-烯基、壬-5-烯基、壬-6-烯基、壬-7-烯基或壬-8-烯基;癸-1-烯基、癸-2-烯基、癸-3-烯基、癸-4-烯基、癸-5-烯基、癸-6-烯基、癸-7-烯基、癸-8-烯基或癸-9-烯基。
尤其較佳烯基為C2-C7-1E-烯基、C4-C7-3E-烯基、C5-C7-4-烯基、C6-C7-5-烯基及C7-6-烯基,尤其為C2-C7-1E-烯基、C4-C7-3E-烯基及C5-C7-4-烯基。尤其較佳烯基之實例為乙烯基、1E-丙烯基、1E-丁烯基、1E-戊烯基、1E-己烯基、1E-庚烯基、3-丁烯基、3E-戊烯基、3E-己烯基、3E-庚烯基、4-戊烯基、4Z-己烯基、4E-己烯基、4Z-庚烯基、5-己烯基、6-庚烯基及其類似基團。具有至多5個C原子之基團一般較佳。
氧雜烷基(亦即其中一個CH2基團經-O-置換)較佳為例如直鏈2-氧雜丙基(=甲氧基甲基);2-氧雜丁基(=乙氧基甲基)或3-氧雜丁基(=2-甲氧基乙基);2-氧雜戊基、3-氧雜戊基或4-氧雜戊基;2-氧雜己基、3-氧雜己基、4-氧雜己基或5-氧雜己基;2-氧雜庚基、3-氧雜庚基、4-氧雜庚基、5-氧雜庚基或6-氧雜庚基;2-氧雜辛基、3-氧雜辛基、4-氧雜辛基、5-氧雜辛基、6-氧雜辛基或7-氧雜辛基;2-氧雜壬基、3-氧雜壬基、4-氧雜壬基、5-氧雜壬基、6-氧雜壬基、7-氧雜壬基或8- 氧雜壬基;或2-氧雜癸基、3-氧雜癸基、4-氧雜癸基、5-氧雜癸基、6-氧雜癸基、7-氧雜癸基、8-氧雜癸基或9-氧雜癸基。氧雜烷基(亦即其中一個CH2基團經-O-置換)較佳為例如直鏈2-氧雜丙基(=甲氧基甲基);2-氧雜丁基(=乙氧基甲基)或3-氧雜丁基(=2-甲氧基乙基);2-氧雜戊基、3-氧雜戊基或4-氧雜戊基;2-氧雜己基、3-氧雜己基、4-氧雜己基或5-氧雜己基;2-氧雜庚基、3-氧雜庚基、4-氧雜庚基、5-氧雜庚基或6-氧雜庚基;2-氧雜辛基、3-氧雜辛基、4-氧雜辛基、5-氧雜辛基、6-氧雜辛基或7-氧雜辛基;2-氧雜壬基、3-氧雜壬基、4-氧雜壬基、5-氧雜壬基、6-氧雜壬基、7-氧雜壬基或8-氧雜壬基;或2-氧雜癸基、3-氧雜癸基、4-氧雜癸基、5-氧雜癸基、6-氧雜癸基、7-氧雜癸基、8-氧雜癸基或9-氧雜癸基。
在一個CH2基團經-O-置換且一個經-C(O)-置換之烷基中,此等基團較佳相鄰。因此,此等基團一起形成羰氧基-C(O)-O-或氧基羰基-O-C(O)-。此基團較佳為直鏈基團且具有2至6個C原子。因此,其較佳為乙醯氧基、丙醯氧基、丁醯氧基、戊醯氧基、己醯氧基、乙醯氧基甲基、丙醯氧基甲基、丁醯氧基甲基、戊醯氧基甲基、2-乙醯氧基乙基、2-丙醯氧基乙基、2-丁醯氧基乙基、3-乙醯氧基丙基、3-丙醯氧基丙基、4-乙醯氧基丁基、甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基、丁氧基羰基、戊氧基羰基、甲氧基羰基甲基、乙氧基羰基甲基、丙氧基羰基甲基、丁氧基羰基甲基、2-(甲氧基羰基)乙基、2-(乙氧基羰基)乙基、2-(丙氧基羰基)乙基、3-(甲氧基羰基)丙基、3-(乙氧基羰基)丙基、4-(甲氧基羰基)-丁基。
兩個或兩個以上CH2基團經-O-及/或-C(O)O-置換之烷基可為直鏈或分支鏈基團。其較佳為直鏈基團且具有3至12個C原子。因此,其較佳為雙-羧基-甲基、2,2-雙-羧基-乙基、3,3-雙-羧基-丙基、4,4-雙-羧基-丁基、5,5-雙-羧基-戊基、6,6-雙-羧基-己基、7,7-雙-羧基-庚 基、8,8-雙-羧基-辛基、9,9-雙-羧基-壬基、10,10-雙-羧基-癸基、雙-(甲氧基羰基)-甲基、2,2-雙-(甲氧基羰基)-乙基、3,3-雙-(甲氧基羰基)-丙基、4,4-雙-(甲氧基羰基)-丁基、5,5-雙-(甲氧基羰基)-戊基、6,6-雙-(甲氧基羰基)-己基、7,7-雙-(甲氧基羰基)-庚基、8,8-雙-(甲氧基羰基)-辛基、雙-(乙氧基羰基)-甲基、2,2-雙-(乙氧基羰基)-乙基、3,3-雙-(乙氧基羰基)-丙基、4,4-雙-(乙氧基羰基)-丁基、5,5-雙-(乙氧基羰基)-己基。
硫烷基(亦即其中一個CH2基團經-S-置換)較佳為直鏈硫甲基(-SCH3)、1-硫乙基(-SCH2CH3)、1-硫丙基(=-SCH2CH2CH3)、1-(硫丁基)、1-(硫戊基)、1-(硫己基)、1-(硫庚基)、1-(硫辛基)、1-(硫壬基)、1-(硫癸基)、1-(硫十一烷基)或1-(硫十二烷基),其中與sp2混成化乙烯基碳原子相鄰之CH2基團較佳經置換。
氟烷基較佳為全氟烷基CiF2i+1(其中i為1至15之整數),尤其CF3、C2F5、C3F7、C4F9、C5F11、C6F13、C7F15或C8F17,極佳為C6F13,或為部分氟化之烷基,尤其1,1-二氟烷基,或末端位置中經氟化,其所有皆為直鏈或分支鏈基團。
烷基、烷氧基、烯基、氧雜烷基、硫烷基、羰基及羰氧基可為非對掌性或對掌性基團。尤其較佳對掌性基團為例如2-丁基(=1-甲基丙基)、2-甲基丁基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、2-乙基己基、2-丙基戊基,尤其2-甲基丁基、2-甲基丁氧基、2-甲基戊氧基、3-甲基戊氧基、2-乙基-己氧基、1-甲基己氧基、2-辛氧基、2-氧雜-3-甲基丁基、3-氧雜-4-甲基-戊基、4-甲基己基、2-己基、2-辛基、2-壬基、2-癸基、2-十二烷基、6-甲基-氧基辛氧基、6-甲基辛氧基、6-甲基辛醯氧基、5-甲基庚氧基-羰基、2-甲基丁醯氧基、3-甲基戊醯氧基、4-甲基庚醯氧基、2-氯丙醯氧基、2-氯-3-甲基丁醯氧基、2-氯-4-甲基-戊醯基-氧基、2-氯-3-甲基戊醯氧基、2-甲基-3-氧雜戊基、2-甲基-3-氧雜- 己基、1-甲氧基丙基-2-氧基、1-乙氧基丙基-2-氧基、1-丙氧基丙基-2-氧基、1-丁氧基丙基-2-氧基、2-氟辛氧基、2-氟癸氧基、1,1,1-三氟-2-辛氧基、1,1,1-三氟-2-辛基、2-氟甲基辛氧基。極佳為2-己基、2-辛基、2-辛氧基、1,1,1-三氟-2-己基、1,1,1-三氟-2-辛基及1,1,1-三氟-2-辛氧基。
較佳非對掌性分支鏈基團為異丙基、異丁基(=甲基丙基)、異戊基(=3-甲基丁基)、第三丁基、異丙氧基、2-甲基-丙氧基及3-甲基丁氧基。
在一較佳實施例中,烴基彼此獨立地選自具有1至30個C原子之一級、二級或三級烷基或烷氧基,其中一或多個H原子視情況經F置換;或視情況經烷基化或烷氧基化且具有4至30個環原子之芳基、芳氧基、雜芳基或雜芳氧基。此類極佳基團係選自由以下各式組成之群:
其中「ALK」表示具有1至20個、較佳1至12個C原子(在三級基團之情況下極佳具有1至9個C原子)之視情況經氟化之較佳直鏈烷基或烷氧基,且虛線表示與此等基團所連接之環的鍵聯。在此等基團中尤其較佳為所有ALK子基團均相同之基團。
-CY1=CY1-較佳為-CH=CH-、-CF=CF-或-CH=C(CN)-。
如本文所用之「鹵素」包括F、Cl、Br或I,較佳F、Cl或Br。
如本文所用之-CO-、-C(=O)-及-C(O)-應理解為意謂羰基,亦即 具有結構之基團。
聚合物
本發明之聚合物包含至少一種式(I)之二價單元U
其中X1為N或C-F;且R1為氫或具有1至40個碳原子之碳基。
X1較佳為C-F。
R1較佳為氫或具有1至20個碳原子之烷基。R1更佳為具有10至20個碳原子之烷基。
相關聚合物為例如自WO2011018144、WO2011131280、WO2012143077、US20120168727(A1)、WO2012030942、US2011290324(A1)、US2010032018(A1)、WO2011052702、WO2011052709(A1)、WO2011052725及WO2010026972(A1)所已知。
本發明聚合物較佳包含至少一種式(II)之重複單元*-(Ar1)a-(U)b-(Ar2)c-(U')d-(Ar3)e-(Ar4)f-* (II)
其中U及U'彼此獨立地為如上文所定義之式(I)之二價單元;Ar1、Ar2、Ar3及Ar4不同於U及U',且彼此獨立地選自由以下組成之群:經取代之芳基、未經取代之芳基、經取代之雜芳基及未經取代之雜芳基;且a、b、c、d、e及f彼此獨立地選自由0、1、2及3組成之群,其限制條件為b+d1。
Ar1、Ar2、Ar3及Ar4較佳具有5至30個環原子。Ar1、Ar2、Ar3及Ar4視情況較佳經一或多個如下文所定義之基團RS取代。
RS較佳在每次出現時相同或不同地選自由以下組成之群:F、 Br、Cl、-CN、-NC、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(O)NR0R00、-C(O)X0、-C(O)R0、-C(O)OR0、-NH2、-NR0R00、-SH、-SR0、-SO3H、-SO2R0、-OH、-NO2、-CF3、-SF5;視情況經取代之矽烷基;具有1至40個C原子之碳基及烴基,其視情況經取代且視情況包含一或多個雜原子。
RS更佳在每次出現時相同或不同地表示H;具有1至30個C原子之直鏈、分支鏈或環狀烷基,其中一或多個CH2基團視情況經-O-、-S-、-C(O)-、-C(S)-、-C(O)-O-、-O-C(O)-、-NR0-、-SiR0R00-、-CF2-、-CR0=CR00-、-CY1=CY2-或-C≡C-以O及/或S原子彼此不直接鍵聯之方式置換,且其中一或多個H原子視情況經F、Cl、Br、I或CN置換;或表示具有4至20個環原子之芳基、雜芳基、芳氧基或雜芳氧基,其視情況較佳經鹵素或經一或多個前述烷基或環狀烷基取代。
R0及R00較佳彼此獨立地為H或視情況經取代之C1-40碳基或烴基,且更佳表示H或具有1至12個C原子之烷基。
X0較佳為鹵素。X0更佳為F、Cl或Br。
Ar2更佳為未經取代之雜芳基或經一或多個基團RS取代之雜芳基,其中RS係如上文所定義。Ar2甚至更佳為未經取代之雜芳基或經一或多個基團RS取代之雜芳基,其中RS係如上文所定義,其中Ar2具有電子供體特性。Ar2甚至更佳係選自如下文所定義之式(D1)至(D116)。Ar2最佳係選自由以下組成之群:D1、D5、D6、D7、D8、D20、D25、D30、D31、D32、D39、D47、D48、D50、D51、D70、D71、D72、D77、D83、D84、D85、D88及D89。
Ar3更佳為式(II-A)之芳環。
其中X2係選自由氧、氮、硫及硒組成之群。Ar3甚至更佳為式(I- A)之芳環,其中X2為硫或硒。Ar3最佳為式(I-A)之芳環,其中X2為硫。
亦較佳為包含至少一種式(IIIa)或(IIIb)之二價單元的嵌段共聚物。
*-[U-Ar2]g-[U-Ar1]h-* (IIIa)
*-[Ar1-Ar2]g-[Ar1-U]h-* (IIIb)
其中U、Ar1及Ar2係如上文所定義,且g及h為整數且為至少2。
本發明之其他較佳聚合物除式I或II之單元外包含一或多個選自視情況經取代之單環或多環芳基或雜芳基之重複單元。
此等其他重複單元較佳係選自式(IIIc)及(IIId)-[(Ar1)a-(Ac)b-(Ar2)c-(Ar3)d]- (IIIc)
-[(Ac)b-(Ar1)a-(Ac)b-(Ar2)c-(Ar3)d]- (IIId)
其中Ar1、Ar2、Ar3、a、b、c及d係如式II所定義,且Ac為不同於U及Ar1-3之芳基或雜芳基,較佳具有5至30個環原子,視情況經一或多個如上文及下文所定義之基團RS取代,且較佳選自具有電子受體特性之芳基或雜芳基,其中聚合物包含至少一種式IIIa或IIIb之重複單元,其中b為至少1。
本發明之共軛聚合物較佳係選自式IV:
其中A、B、C彼此獨立地表示式I、II、IIIa、IIIb或其子式之不同單元。
x為>0且1,y為0且<1,z為0且<1, x+y+z為1,且n為>1之整數。
較佳之式IV聚合物係選自以下各式*-[(Ar1-U-Ar2)x-(Ar3)y]n-* IVa
*-[(Ar1-U-Ar2)x-(Ar3-Ar3)y]n-* IVb
*-[(Ar1-U-Ar2)x-(Ar3-Ar3-Ar3)y]n-* IVc
*-[(Ar1)a-(U)b-(Ar2)c-(Ar3)d]n-* IVd
*-([(Ar1)a-(U)b-(Ar2)c-(Ar3)d]x-[(Ar1)a-(Ac)b-(Ar2)c-(Ar3)d]y)n-*IVe
*-[(U-Ar1-U)x-(Ar2-Ar3)y]n-* IVf
*-[(U-Ar1-U)x-(Ar2-Ar3-Ar2)y]n-* IVg
*-[(U)b-(Ar1)a-(U)b-(Ar2)c]n-* IVh
*-([(U)b-(Ar1)a-(U)b-(Ar2)c]x-[(Ac)b-(Ar1)a-(Ac)b-(Ar2)d]y)n-* IVi
*-[(U-Ar1)x-(U-Ar2)y-(U-Ar3)z]n-* IVk
其中U、Ar1、Ar2、Ar3、a、b、c及d在每次出現時相同或不同地具有式II所指定之一種含義,Ac在每次出現時相同或不同地具有式IIIa及IIIb所指定之一種含義,且x、y、z及n係如式IV所定義,其中此等聚合物可為交替或無規共聚物,且其中在式IVd及IVe中在至少一個重複單元[(Ar1)a-(U)b-(Ar2)c-(Ar3)d]中及在至少一個重複單元[(Ar1)a-(Ac)b-(Ar2)c-(Ar3)d]中b為至少1,且其中在式IVh及IVi中在至少一個重複單元[(U)b-(Ar1)a-(U)b-(Ar2)d]中及在至少一個重複單元[(U)b-(Ar1)a-(U)b-(Ar2)d]中b為至少1。
在本發明之聚合物中,重複單元之總數n較佳為2至10,000。重複單元之總數n較佳為5,極佳10,最佳50且較佳500,極佳1,000,最佳2,000,其包括前述n之下限及上限之任何組合。
本發明之聚合物包括均聚物及共聚物,如統計或無規共聚物、交替共聚物及嵌段共聚物以及其組合。
尤其較佳為選自以下群組之聚合物:a)群組1,由單元U或(Ar1-U)或(Ar1-U-Ar2)或(Ar1-U-Ar3)或(U-Ar2-Ar3)或(Ar1-U-Ar2-Ar3)或(U-Ar1-U)之均聚物組成,亦即其中所有重複單元均相同,b)群組2,由相同單元(Ar1-U-Ar2)或(U-Ar1-U)及相同單元(Ar3)形成之無規或交替共聚物組成,c)群組3,由相同單元(Ar1-U-Ar2)或(U-Ar1-U)及相同單元(A1)形成之無規或交替共聚物組成,d)群組4,由相同單元(Ar1-U-Ar2)或(U-Ar1-U)及相同單元(Ar1-Ac-Ar2)或(Ac-Ar1-Ac)形成之無規或交替共聚物組成,其中在所有此等群組中,U、Ac、Ar1、Ar2及Ar3係如上文及下文所定義,在群組1、2及3中,Ar1、Ar2及Ar3不為單鍵,且在群組4中,Ar1及Ar2中的一者亦可表示單鍵。
較佳之式IV及IVa至IVk之聚合物可選自式V R5-鏈-R6 V
其中「鏈」表示式IV或IVa至IVk之聚合物鏈,且R5及R6彼此獨立具有如上文所定義之RS之一種含義,或彼此獨立表示H、F、Br、Cl、I、-CH2Cl、-CHO、-CR'=CR"2、-SiR'R"R'''、-SiR'X'X"、-SiR'R"X'、-SnR'R"R'''、-BR'R"、-B(OR')(OR")、-B(OH)2、-O-SO2-R'、-C≡CH、-C≡C-SiR'3、-ZnX'或封端基團,X'及X"表示鹵素,R'、R"及R'''彼此獨立具有式I所指定之R0之一種含義,且R'、R"及R'''中之兩者可連同其所連接之雜原子一起形成環。
較佳之封端基團R5及R6為H、C1-20烷基或視情況經取代之C6-12芳基或C2-10雜芳基,極佳為H或苯基。
在由式IV、IVa至IVk及V表示之聚合物中,x、y及z分別表示單元A、B及C之莫耳分率,且n表示單元A、B及C之聚合度或總數。此 等式包括A、B及C之嵌段共聚物、無規或統計共聚物及交替共聚物以及在當x>0且y=z=0時之情況下包括A之均聚物。
單體
本發明進一步係關於式VIa及VIb之單體R7-(Ar1)a-U-(Ar2)c-R8 VIa
R7-U-(Ar1)a-U-R8 VIb
其中U、Ar1、Ar2、a及c具有式IIa之含義或如上文及下文所述之一種較佳含義,且R7及R8較佳彼此獨立選自由以下組成之群:Cl、Br、I、O-甲苯磺酸酯基、O-三氟甲磺酸酯基、O-甲磺酸酯基、O-九氟丁磺酸酯基、-SiMe2F、-SiMeF2、-O-SO2Z1、-B(OZ2)2、-CZ3=C(Z3)2、-C≡CH、-C≡CSi(Z1)3、-ZnX0及-Sn(Z4)3,其中X0為鹵素,較佳為Cl、Br或I,且Z1-4係選自由各視情況經取代之烷基及芳基組成之群,且兩個基團Z2亦可一起形成環狀基團。
尤其較佳為以下各式之單體R7-Ar1-U-Ar2-R8 VI1
R7-U-R8 VI2
R7-Ar1-U-R8 VI3
R7-U-Ar2-R8 VI4
R7-U-Ar1-U-R8 VI5
其中U、Ar1、Ar2、R7及R8係如式VI所定義。
尤其較佳為式I、IIa、IIb、IIIa、IIIb、IV、IVa至IVk、V、VIa、VIb及其子式之重複單元、單體及聚合物,其中Ar1、Ar2及Ar3中之一或多者表示較佳具有電子供體特性之芳基或雜芳基,該等重複單元、單體及聚合物係選自由以下各式或其對應鏡像組成之群 (D21) (D22) (D23)
其中X11及X12中的一者為S且另一者為Se,且R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17及R18彼此獨立地選自由以下組成之群:氫、F、 Br、Cl、-CN、-NC、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(O)NR2R3、-C(O)X0、-C(O)R2、-NH2、-NR2R3、-SH、-SR2、-SO3H、-SO2R2、-OH、-NO2、-CF3、-SF5;具有1至40個C原子之視情況經取代之矽烷基或烴基,其視情況經取代且視情況包含一或多個雜原子;或如本文所定義之P-Sp-,且R2、R3及X0係如上文所定義。
具有電子受體特性之芳基及雜芳基之較佳實例選自由以下各式組成之群
其中X11及X12中的一者為S且另一者為Se,且R11、R12、R13、R14及R15彼此獨立地選自由以下組成之群:氫、F、Br、Cl、-CN、-NC、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(O)NR2R3、-C(O)X0、- C(O)R2、-NH2、-NR2R3、-SH、-SR2、-SO3H、-SO2R2、-OH、-NO2、-CF3、-SF5;具有1至40個C原子之視情況經取代之矽烷基或烴基,其視情況經取代且視情況包含一或多個雜原子;或如本文所定義之P-Sp-,且R2、R3及X0係如上文所定義。
進一步較佳之均聚物及共聚物係選自以下各式:-(U)x- IVa
-(U)x-(Ar1)y- IVb
-(U-Ar1)n- IVc
其中U及Ar1係如式II中所定義,且n、x及y係如式IV中所定義。
進一步較佳為式IVa、IVb及IVc之聚合物,其中U係如上文所定義,且Ar1係選自由式H1至H6組成之群
其中R11、R12、R13及R14彼此獨立地選自由以下組成之群:氫、F、Br、Cl、-CN、-NC、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(O)NR2R3、-C(O)X0、-C(O)R2、-NH2、-NR2R3、-SH、-SR2、- SO3H、-SO2R2、-OH、-NO2、-CF3、-SF5;具有1至40個C原子之視情況經取代之矽烷基或烴基,其視情況經取代且視情況包含一或多個雜原子;或如本文所定義之P-Sp-,且R2、R3及X0係如上文所定義。
進一步較佳為特徵為一或多個以下較佳或替代態樣之式I至VI及其子式之重複單元、單體及聚合物,其限制條件為該等態樣不相互排斥:
- y為>0且<1且z為0,
- y為>0且<1,且z為>0且<1,
- n為至少5、較佳至少10、極佳至少50且至多2,000、較佳至多500。
- Mw為至少5,000、較佳至少8,000、極佳至少10,000且較佳至多300,000、極佳至多100,000,
- R2及R3表示苯基,其經選自視情況氟化之具有1至20個C原子之直鏈或分支鏈烷基的取代基單或多取代,且較佳在4-位置單取代,
- 所有基團RS均表示H,
- 至少一個基團RS不為H,
- RS在每次出現時相同或不同地選自由具有1至30個C原子之一級烷基、具有3至30個C原子之二級烷基及具有4至30個C原子之三級烷基組成之群,其中在所有此等基團中,一或多個H原子視情況經F置換,
- RS在每次出現時相同或不同地選自由芳基及雜芳基組成之群,其各自視情況經氟化、烷基化或烷氧基化且具有4至30個環原子,
- RS在每次出現時相同或不同地選自由芳基及雜芳基組成之群,其各自視情況經氟化或烷基化且具有4至30個環原子,
- RS在每次出現時相同或不同地選自由具有1至30個C原子之一級烷氧基或硫基烷基、具有3至30個C原子之二級烷氧基或硫基烷基 及具有4至30個C原子之三級烷氧基或硫基烷基組成之群,其中在所有此等基團中,一或多個H原子視情況經F置換,
- RS在每次出現時相同或不同地選自由芳氧基及雜芳氧基組成之群,其各自視情況經烷基化或烷氧基化且具有4至30個環原子,
- RS在每次出現時相同或不同地選自由烷基羰基、烷氧基羰基及烷基羰氧基組成之群,其所有皆為直鏈或分支鏈基團,視情況經氟化,且具有1至30個C原子,
- RS在每次出現時相同或不同地表示F、Cl、Br、I、CN、R9、-C(O)-R9、-C(O)-O-R9或-O-C(O)-R9、-SO2-R9、-SO3-R9,其中R9為具有1至30個C原子之直鏈、分支鏈或環狀烷基,其中一或多個非鄰接C原子視情況經-O-、-S-、-C(O)-、-C(O)-O-、-O-C(O)-、-O-C(O)-O-、-SO2-、-SO3-、-CR0=CR00-或-C≡C-置換,且其中一或多個H原子視情況經F、Cl、Br、I或CN置換,或R9為具有4至30個環原子之芳基或雜芳基,其未經取代或經一或多個鹵素原子或一或多個如上文所定義之基團R2取代,
- R0及R00係選自H或C1-C10烷基,
- R5及R6彼此獨立地選自H、鹵素、-CH2Cl、-CHO、-CH=CH2、-SiR'R"R'''、-SnR'R"R'''-BR'R"、-B(OR')(OR")、-B(OH)2、P-Sp、C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C2-C20烯基、C1-C20氟烷基及視情況經取代之芳基或雜芳基、較佳苯基,
- R7及R8彼此獨立地選自由以下組成之群:Cl、Br、I、O-甲苯磺酸酯基、O-三氟甲磺酸酯基、O-甲磺酸酯基、O-九氟丁磺酸酯基、-SiMe2F、-SiMeF2、-O-SO2Z1、-B(OZ2)2、-CZ3=C(Z4)2、-C≡CH、C≡CSi(Z1)3、-ZnX0及-Sn(Z4)3,其中X0為鹵素,Z1-4係選自由各自視情況經取代之烷基及芳基組成之群,且兩個基團Z2亦可形成環狀基團。
合成聚合物
本發明之聚合物可根據熟習此項技術者已知且描述於文獻中之方法或其類似方法合成。其他製備方法可自實例獲取。舉例而言,該等聚合物可適當地藉由芳基-芳基偶合反應來製備,諸如山本偶合(Yamamoto coupling)、鈴木偶合(Suzuki coupling)、史帝爾偶合(Stille coupling)、薗頭偶合(Sonogashira coupling)、赫克偶合(Heck coupling)或布赫瓦爾德偶合(Buchwald coupling)。鈴木偶合、史帝爾偶合及山本偶合尤其較佳。聚合形成聚合物之重複單元的單體可根據熟習此項技術者已知之方法製備。
由此,製備本發明聚合物之方法包含偶合單體之步驟,其中包含含有式I之二價單元之單體,該等單體包含至少一個選自由以下組成之群的單價官能基:Cl、Br、I、O-甲苯磺酸酯基、O-三氟甲磺酸酯基、O-甲磺酸酯基、O-九氟丁磺酸酯基、-SiMe2F、-SiMeF2、-O-SO2Z1、-B(OZ2)2、-CZ3=C(Z3)2、-C≡CH、-C≡CSi(Z1)3、-ZnX0及-Sn(Z4)3,其中X0為鹵素,且Z0、Z1、Z2、Z3及Z4彼此獨立地選自由各自視情況經取代之烷基及芳基組成之群,且兩個基團Z2亦可一起形成環狀基團。
聚合物較佳自式VIa或VIb或其如上文及下文所述之較佳子式之單體製備。
本發明之另一態樣為藉由使一或多個相同或不同之式I單體單元或式VIa或VIb之單體彼此及/或與一或多個共聚單體在聚合反應中,較佳在芳基-芳基偶合反應中偶合來製備聚合物之方法。
適合且較佳之共聚單體係選自以下各式:R7-(Ar1)a-Ac-(Ar2)c-R8 VIII
R7-Ar1-R8 IX
R7-Ar3-R8 X
其中Ar1、Ar2、Ar3、a及c具有式IIa之一種含義或上文及下文指定之一種較佳含義,Ac具有式IIIa之一種含義或上文及下文指定之一種較佳含義,且R7及R8具有式VI之一種含義或上文及下文指定之一種較佳含義。
極佳為藉由使一或多個選自式VIa或VIb之單體與一或多個式VIII之單體,且視情況與一或多個選自式IX及X之單體在芳基-芳基偶合反應偶合來製備聚合物之方法,其中R7及R8較佳係選自Cl、Br、I、-B(OZ2)2及-Sn(Z4)3
舉例而言,本發明之較佳實施例係關於a)一種藉由使式VI1單體R7-Ar1-U-Ar2-R8 VI1
與式IX單體R7-Ar1-R8 IX
在芳基-芳基偶合反應中偶合來製備聚合物之方法;或b)一種藉由使式VI2單體R7-U-R8 VI2
與式VIII1單體R7-Ar1-Ac-Ar2-R8 VIII1
在芳基-芳基偶合反應中偶合來製備聚合物之方法;或c)一種藉由使式VI2單體R7-U-R8 VI2
與式VIII-2單體R7-Ac-R8 VIII2
在芳基-芳基偶合反應中偶合來製備聚合物之方法;或d)一種藉由使式VI2單體R7-U-R8 VI2
與式VIII2單體R7-A-R8 VIII2
及式IX單體R7-Ar1-R8 IX
在芳基-芳基偶合反應中偶合來製備聚合物之方法;或e)一種藉由使式VI5單體R7-U-Ar1-U-R8 VI5
與式IX單體R7-Ar1-R8 IX
在芳基-芳基偶合反應中偶合來製備聚合物之方法;或f)一種藉由使式VI2單體R7-U-R8 VI2
與式IX單體R7-Ar1-R8 IX
及式X單體R7-Ar3-R8 X
在芳基-芳基偶合反應中偶合來製備聚合物之方法,其中R7、R8、U、Ac、Ar1,2,3係如式IIa、IIIa及VIa中所定義,且如式VIa中所定義,R7及R8較佳選自Cl、Br、I、-B(OZ2)2及-Sn(Z4)3
用於上文及下文所述之方法中之較佳芳基-芳基偶合及聚合方法為山本偶合、熊田偶合(Kumada coupling)、根岸偶合(Negishi coupling)、鈴木偶合、史帝爾偶合、薗頭偶合、赫克偶合、C-H活化偶合、烏爾曼偶合(Ullmann coupling)或布赫瓦爾德偶合。尤其較佳為鈴木偶合、根岸偶合、史帝爾偶合、山本偶合及C-H活化偶合。鈴木偶合描述於例如WO 00/53656 A1中。根岸偶合描述於例如J.Chem.Soc.,Chem.Commun.,1977,683-684中。山本偶合描述於例如T. Yamamoto等人,Prog.Polym.Sci.,1993,17,1153-1205或WO 2004/022626 A1中,史帝爾偶合描述於例如Z.Bao等人,J.Am.Chem.Soc.,1995,117,12426-12435且C-H活化聚合如例如M.Leclerc等人,Angew.Chem.Int.Ed.2012,51,2068-2071中所描述。舉例而言,當使用山本偶合時,較佳使用具有兩個反應性鹵基之單體。當使用鈴木偶合時,較佳使用具有兩個反應性酸或酸酯基或兩個反應性鹵基之式II化合物。當使用史帝爾偶合時,較佳使用具有兩個反應性錫烷基團或兩個反應性鹵基之單體。當使用根岸偶合時,較佳使用具有兩個反應性有機鋅基團或兩個反應性鹵基之單體。當使用C-H活化偶合時,較佳使用具有兩個活化C-H基或兩個反應性鹵基之單體。
較佳催化劑,尤其用於鈴木、根岸、史帝爾偶合或C-H活化之催化劑係選自Pd(0)錯合物或Pd(II)鹽。較佳Pd(0)錯合物為帶有至少一個諸如Pd(Ph3P)4之膦配位體的錯合物。另一較佳膦配位體為參(鄰甲苯基)膦,亦即Pd(o-Tol3P)4。較佳Pd(II)鹽包括乙酸鈀(亦即Pd(OAc)2)或反-二(μ-乙酸根)-雙[鄰(二鄰甲苯基膦基)苯甲基]二鈀(II)。或者,Pd(0)錯合物可藉由使Pd(0)二亞苄基丙酮錯合物(例如參(二亞苄基丙酮)二鈀(0)、雙(二亞苄基丙酮)-鈀(0))或例如乙酸鈀之Pd(II)鹽與膦配位體(例如三苯膦、參(鄰甲苯基)膦、參(鄰甲氧苯基)膦或三(第三丁基)膦)混合來製備。鈴木聚合在例如碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鋰、磷酸鉀或諸如碳酸四乙基銨或氫氧化四乙基銨之有機鹼的鹼存在下進行。山本聚合利用Ni(0)錯合物,例如雙(1,5-環辛二烯基)鎳(0)。
鈴木及史帝爾聚合可用於製備均聚物以及統計、交替及嵌段無規共聚物。統計或嵌段共聚物可例如自以上式VI或其子式之單體來製備,其中一個反應性基團為鹵素且另一反應性基團為酸、酸衍生物基團或/及烷基錫烷。統計、交替及嵌段共聚物之合成詳細描述於例如於WO 03/048225 A2或WO 2005/014688 A2中。
作為如上文所述之鹵素之替代物,可使用式-O-SO2Z1之離去基,其中Z1如上文所述。該等離去基之特定實例為甲苯磺酸酯基、甲磺酸酯基及三氟甲磺酸酯基。
尤其適合且較佳之式I至VI及其子式之重複單元、單體及聚合物之合成方法示於下文所示之合成流程中,其中A1、A2、A3及n係如上文所定義,且Ar及Ar'具有如上文指定之Ar1、Ar2、Ar3及Ac之一種含義。
4,7-二鹵-5-烷氧基-6-氟-苯并[1,2,5]噻二唑之例示性合成示於流程1中,6-烷氧基-[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶可例如以與流程1中所示相似之方式,使用2-氯-5-硝基-吡啶-4-基胺或2-氟-5-硝基-吡啶-4-基胺作為起始化合物來製備。更特定言之,4,7-二溴-5-烷氧基-6-氟-苯并[1,2,5]噻二唑之製備示於流程2中。
流程1-4,7-二鹵-5-烷氧基-6-氟-苯并[1,2,5]噻二唑之例示性合成
流程2-4,7-二溴-5-烷氧基-6-氟-苯并[1,2,5]噻二唑之例示性合成。
製備如本文所述單體及聚合物之新穎方法為本發明之另一態樣。
包含至少一種式(IIIa)或式(IIIb)之二價單元之統計嵌段共聚物自各別所需莫耳比之各別片段U-Ar2、U-Ar1及Ar1-Ar2製備。
摻合物、調配物、裝置等
本發明之化合物及聚合物亦可例如連同單體化合物,或連同具有電荷輸送、半傳導、導、光導及/或發光半傳導特性之其他聚合物,或例如連同用作OLED裝置中之夾層或電荷阻擋層之具有電洞阻擋或電子阻擋特性的聚合物一起以混合物或聚合物摻合物形式使用。由此,本發明之另一態樣係關於包含一或多種本發明之聚合物及一或多種具有一或多種上文提及之特性之其他聚合物的聚合物摻合物。此等摻合物可藉由先前技術中描述且熟習此項技術者已知之習知方法製備。通常,將該等聚合物彼此混合,或溶解於合適溶劑中且合併溶液。
本發明之另一態樣係關於包含一或多種如上文及下文所述之小分子、聚合物、混合物或聚合物摻合物及一或多種有機溶劑的調配物。
較佳溶劑為脂族烴、氯化烴、芳族烴、酮、醚及其混合物。其他可用溶劑包括1,2,4-三甲苯、1,2,3,4-四甲苯、戊基苯、均三甲苯、異丙苯、異丙基甲苯、環己基苯、二乙基苯、萘滿、十氫萘、2,6-二甲基吡啶、2-氟-間二甲苯、3-氟-鄰二甲苯、2-氯三氟甲苯、N,N-二甲基甲醯胺、2-氯-6-氟甲苯、2-氟苯甲醚、苯甲醚、2,3-二甲基吡嗪、4-氟苯甲醚、3-氟苯甲醚、3-三氟-甲基苯甲醚、2-甲基苯甲醚、苯乙醚、4-甲基苯甲醚、3-甲基苯甲醚、4-氟-3-甲基苯甲醚、2-氟苯甲腈、4-氟兒茶酚二甲醚、2,6-二甲基苯甲醚、3-氟苯甲腈、2,5-二甲基苯甲醚、2,4-二甲基苯甲醚、苯甲腈、3,5-二甲基-苯甲醚、N,N-二甲基苯胺、苯甲酸乙酯、1-氟-3,5-二甲氧基-苯、1-甲基萘、N-甲基吡咯啶酮、3-氟三氟甲苯、三氟甲苯、二噁烷、三氟甲氧基-苯、4-氟三氟甲苯、3-氟吡啶、甲苯、2-氟-甲苯、2-氟三氟甲苯、3-氟甲苯、4-異丙基聯苯、苯醚、吡啶、4-氟甲苯、2,5-二氟甲苯、1-氯-2,4-二氟苯、2-氟吡啶、3-氯氟-苯、1-氯-2,5-二氟苯、4-氯氟苯、氯苯、鄰二氯苯、2-氯氟苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯或鄰位、間位及對位異構體之混合物。極性相對低之溶劑一般較佳。就噴墨印刷而言,具有高沸點溫度之溶劑及溶劑混合物較佳。就旋塗而言,如二甲苯及甲苯之烷基化苯較佳。
尤其較佳溶劑之實例包括(但不限於)二氯甲烷、三氯甲烷、氯苯、鄰二氯苯、四氫呋喃、苯甲醚、嗎啉、甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對-二甲苯、1,4-二噁烷、丙酮、甲基乙基酮、1,2-二氯乙烷、1,1,1-三氯乙烷、1,1,2,2-四氯乙烷、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、二甲亞碸、萘滿、十氫萘、茚滿、苯甲酸甲 酯、苯甲酸乙酯、均三甲苯及/或其混合物。
溶液中化合物或聚合物之濃度較佳為0.1至10重量%,更佳為0.5至5重量%。視情況,如例如WO 2005/055248 A1中所描述,溶液亦包含一或多種黏合劑以調整流變特性。
在適當混合及老化之後,將溶液評估為以下類別中之一類:完全溶液、邊界溶液或不溶物。繪製等高線以描繪溶解度參數-劃分可溶及不溶之氫鍵結限制。處於可溶區域內之『完全』溶劑可選自諸如公開於J.D.Crowley等人,Journal of Paint Technology,1966,38(496),296中之文獻值。亦可使用溶劑摻合物且可如Solvents,W.H.Ellis,Federation of Societies for Coatings Technology,第9-10頁,1986中所描述加以鑑別。此類程序可能產生將溶解兩種本發明之聚合物之『非』溶劑之摻合物,但摻合物中需要具有至少一種真溶劑。
本發明之化合物及聚合物亦可用於如上文及下文所述之裝置中之圖案化OSC層中。就現代微電子裝置中之應用而言,一般需要產生小結構或圖案以降低成本(每單位面積更多裝置)及功率消耗。包含本發明聚合物之薄層的圖案化可例如藉由光微影技術、電子束微影技術或雷射圖案化技術進行。
就用作電子或電光學裝置中之薄層而言,本發明之化合物、聚合物、聚合物摻合物或調配物可藉由任何適合方法沈積。裝置之液體塗佈比真空沈積技術更合乎需要。溶液沈積法尤其較佳。本發明調配物能夠使用多種液體塗佈技術。較佳沈積技術包括(但不限於)浸塗、旋塗、噴墨印刷、噴嘴印刷、印字機印刷、網版印刷、凹版印刷、刮刀塗佈、滾筒印刷、反向滾筒印刷、平版印刷、乾式平版印刷、彈性凸版印刷、捲筒紙印刷、噴塗、簾式塗佈、刷塗、狹縫染料塗佈或移印。
當需要製備高解析度層及裝置時,噴墨印刷尤其較佳。所選之 本發明調配物可藉由墨噴印刷或微量分配(microdispensing)塗覆於預先製造之裝置基板上。較佳可使用工業壓電列印頭,諸如(但不限於)由Aprion、Hitachi-Koki、InkJet Technology、On Target Technology、Picojet、Spectra、Trident、Xaar所供應者,將有機半導體層塗覆於基板。另外,可使用半工業,諸如由Brother,Epson,Konica,Seiko Instruments Toshiba TEC所製造者,或單噴嘴微量分配器,諸如由Microdrop及Microfab所製造者。
為藉由墨噴印刷或微量分配來塗覆,首先應將該等化合物或聚合物溶解於合適溶劑中。溶劑必須滿足上述要求且不可對所選之列印頭有任何不利影響。此外,溶劑之沸點應>100℃,較佳>140℃且更佳>150℃,以防止由列印頭內溶液乾枯所引起之可操作性問題。除上文所提及之溶劑外,合適溶劑包括經取代及未經取代之二甲苯衍生物、二-C1-2烷基甲醯胺、經取代及未經取代之苯甲醚及其他苯酚-醚衍生物、經取代之雜環(諸如經取代之吡啶、吡嗪、嘧啶、吡咯啶酮)、經取代及未經取代之N,N-二-C1-2烷基苯胺及其他氟化或氯化芳族化合物。
用於藉由噴墨印刷沈積本發明之化合物或聚合物之較佳溶劑包含苯環經一或多個取代基取代之苯衍生物,其中該一或多個取代基中之碳原子總數為至少3。舉例而言,苯衍生物可經丙基或3個甲基取代,在任一情況下均總計存在至少3個碳原子。該溶劑使得包含該溶劑與化合物或聚合物之噴墨流體能夠形成,其減小或防止在噴射期間噴口堵塞及組分分離。溶劑可包括選自以下實例清單者:十二烷基苯、1-甲基-4-第三丁基苯、萜品醇、檸檬烯、異杜烯、萜品油烯、異丙基甲苯、二乙基苯。溶劑可為溶劑混合物,即兩種或兩種以上溶劑之組合,各溶劑之沸點較佳>100℃,更佳>140℃。該(該等)溶劑亦增進所沈積之層中膜之形成且減少層中之缺陷。
噴墨流體(即溶劑、黏合劑及半導體化合物之混合物)在20℃下之黏度較佳為1至100mPa.s,更佳為1至50mPa.s且最佳為1至30mPa.s。
本發明之聚合物摻合物及調配物可另外包含一或多種選自例如以下之其他組份或添加劑:表面活性化合物、潤滑劑、潤濕劑、分散劑、疏水劑、黏合劑、流動改進劑、消泡劑、除氣劑、稀釋劑(可為反應性稀釋劑或非反應性稀釋劑)、助劑、著色劑、染料或顏料、增感劑、穩定劑、奈米粒子或抑制劑。
本發明之化合物及聚合物適用作光學、電光、電子、電致發光或光致發光組件或裝置中之電荷輸送、半傳導、導電、光導或發光材料。在該等裝置中,本發明聚合物通常塗覆為薄層或膜。
由此,本發明亦提供半導體化合物、聚合物、聚合物摻合物、調配物或層在電子裝置中之用途。調配物可在各種裝置及設備中用作高遷移率半導體材料。調配物可例如以半導體層或膜之形式使用。因此,在另一態樣中,本發明提供用於電子裝置中之半導體層,該層包含本發明之化合物、聚合物、聚合物摻合物或調配物。該層或膜可小於約30微米。就各種電子裝置應用而言,厚度可小於約1微米厚。該層可藉由前述溶液塗佈或印刷技術中之任一者沈積於例如電子裝置之一部分上。
本發明另外提供包含本發明之化合物、聚合物、聚合物摻合物、調配物或有機半導體層之電子裝置。尤其較佳裝置為OFET、TFT、IC、邏輯電路、電容器、RFID標籤、OLED、OLET、OPED、OPV、OPD、太陽能電池、雷射二極體、光導體、光偵測器、電子照相裝置、電子照相記錄裝置、有機記憶體裝置、感測器裝置、電荷注入層、肖特基二極體、平坦化層、抗靜電膜、傳導性基板及傳導性圖案。
尤其較佳電子裝置為OFET、OLED、OPV及OPD裝置,尤其塊材異質接面(BHJ)OPV裝置。舉例而言,在OFET中,汲極與源極之間的作用半導體通道可包含本發明之層。再舉個例子,在OLED裝置中,電荷(電洞或電子)注入或輸送層可包含本發明之層。
為用於OPV或OPD裝置中,本發明聚合物較佳以含或含有p型(電子供體)半導體及n型(電子受體)半導體,更佳基本上由p型(電子供體)半導體及n型(電子受體)半導體組成,極佳全部由p型(電子供體)半導體及n型(電子受體)半導體組成之調配物形式使用包。p型半導體由本發明聚合物組成。n型半導體可為無機材料,諸如氧化鋅(ZnOx)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化鈦(TiOx)、氧化鉬(MoOx)、氧化鎳(NiOx)或硒化鎘(CdSe);或有機材料,諸如石墨烯或富勒烯或經取代之富勒烯,例如茚-C60-富勒烯雙加合物(如ICBA)或(6,6)-苯基-丁酸甲酯衍生之亞甲基C60富勒烯(亦稱為「PCBM-C60」或「C60PCBM」),如例如G.Yu,J.Gao,J.C.Hummelen,F.Wudl,A.J.Heeger,Science 1995,第270卷,第1789頁及其後內容中所揭示且具有下文所示之結構,或具有例如C61富勒烯基、C70富勒烯基或C71富勒烯基之結構類似的化合物,或有機聚合物(參見例如Coakley,K.M.及McGehee,M.D.Chem.Mater.2004,16,4533)。
本發明聚合物較佳與諸如以下之n型半導體摻合以形成OPV或OPD裝置中之作用層:富勒烯或經取代之富勒烯,例如PCBM-C60、 PCBM-C70、PCBM-C61、PCBM-C71、雙-PCBM-C61、雙-PCBM-C71、ICMA-C60(1',4'-二氫-萘并[2',3':1,2][5,6]富勒烯-C60)、ICBA-C60、oQDM-C60(1',4'-二氫-萘并[2',3':1,9][5,6]富勒烯-C60-Ih)、雙-oQDM-C60、石墨烯;或金屬氧化物,例如ZnOx、TiOx、ZTO、MoOx、NiOx;或量子點,例如CdSe或CdS。裝置較佳進一步包含在作用層之一側上之透明或半透明基板上之第一透明或半透明電極,及在作用層之另一側上之第二金屬或半透明電極。
OPV或OPD裝置進一步較佳在作用層與第一或第二電極之間包含一或多個其他緩衝層充當電洞輸送層及/或電子阻擋層,其包含諸如以下之材料:金屬氧化物(例如ZTO、MoOx、NiOx)、共軛聚合物電解質(例如PEDOT:PSS)、共軛聚合物(例如聚三芳基胺(PTAA))、有機化合物(例如N,N'-二苯基-N,N'-雙(1-萘基)(1,1'-聯二苯)-4,4'二胺(NPB)、N,N'-二苯基-N,N'-(3-甲基苯基)-1,1'-聯二苯-4,4'-二胺(TPD)),或充當電洞阻擋層及/或電子輸送層,其包含諸如以下之材料:金屬氧化物(例如ZnOx、TiOx)、鹽(例如LiF、NaF、CsF)、共軛聚合物電解質(例如聚[3-(6-三甲基銨己基)噻吩]、聚(9,9-雙(2-乙基己基)-茀]-b-聚[3-(6-三甲基銨己基)噻吩]或聚[(9,9-雙(3'-(N,N-二甲胺基)丙基)-2,7-茀)-交替-2,7-(9,9-二辛基茀)])或有機化合物(例如參(8-喹啉根基)-鋁(III)(Alq3)、4,7-二苯基-1,10-啡啉)。
在本發明聚合物與富勒烯或經改質富勒烯之摻合物或混合物中,聚合物:富勒烯之比率較佳為以重量計5:1至1:5,更佳為以重量計1:1至1:3,最佳為以重量計1:1至1:2。亦可包括5至95重量%之聚合黏合劑。黏合劑之實例包括聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
為在BHJ OPV裝置中產生薄層,可藉由任何合適方法沈積本發明之化合物、聚合物、聚合物摻合物或調配物。裝置之液體塗佈比真空 沈積技術更合乎需要。溶液沈積法尤其較佳。本發明之調配物能夠使用多種液體塗佈技術。較佳沈積技術包括(但不限於)浸塗、旋塗、噴墨印刷、噴嘴印刷、印字機印刷、網版印刷、凹版印刷、刮刀塗佈、滾筒印刷、反向滾筒印刷、平版印刷、乾式平版印刷、彈性凸版印刷、捲筒紙印刷、噴塗、簾式塗佈、刷塗、狹縫染料塗佈或移印。就OPV裝置及模組之製造而言,與可撓性基板相容之區域印刷方法較佳,例如狹縫染料塗佈、噴塗及其類似技術。
必須製備含有本發明聚合物與C60或C70富勒烯或經改質富勒烯(如PCBM)之摻合物或混合物的合適溶液或調配物。在調配物之製備中,必須選擇合適溶劑以確保兩種組份(p型及n型)之充分溶解且考慮藉由所選之印刷法引入之邊界條件(例如流變特性)。
有機溶劑一般用於此目的。典型溶劑可為芳族溶劑、鹵化溶劑或氯化溶劑,其包括氯化芳族溶劑。實例包括(但不限於)氯苯、1,2-二氯苯、氯仿、1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、四氯化碳、甲苯、環己酮、乙酸乙酯、四氫呋喃、苯甲醚、嗎啉、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯、1,4-二噁烷、丙酮、甲基乙基酮、1,2-二氯乙烷、1,1,1-三氯乙烷、1,1,2,2-四氯乙烷、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、二甲亞碸、萘滿、十氫化萘、茚滿、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、均三甲苯及其組合。
OPV裝置可例如為文獻已知之任何類型(例如參見Waldauf等人,Appl.Phys.Lett.,2006,89,233517)。
本發明之第一較佳OPV裝置包含以下層(自下至上之順序):- 視情況選用之基板,- 較佳包含金屬氧化物(例如ITO)之高功函數電極,其充當陽極,- 視情況選用之傳導性聚合物層或電洞輸送層,其較佳包含有機 聚合物或聚合物摻合物,例如PEDOT:PSS(聚(3,4-伸乙二氧基噻吩):聚(苯乙烯-磺酸酯)或TBD(N,N'-二苯基-N-N'-雙(3-甲基苯基)-1,1'聯二苯-4,4'-二胺)或NBD(N,N'-二苯基-N-N'-雙(1-萘基苯基)-1,1'聯二苯-4,4'-二胺),- 包含p型及n型有機半導體、形成BHJ之層(亦稱為「作用層」),其可例如以p型/n型雙層形式或不同p型及n型層,或以摻合物或p型及n型半導體的形式存在,- 視情況選用之具有電子輸送特性之層,其例如包含LiF,- 較佳包含金屬(例如鋁)之低功函數電極,其充當陰極,其中至少一個電極中,較佳陽極對可見光透明,且其中p型半導體為本發明之聚合物。
本發明之第二較佳OPV裝置為倒置式OPV裝置且包含以下層(自下至上之順序):- 視情況選用之基板,- 包含例如ITO之高功函數金屬或金屬氧化物電極,其充當陰極,- 具有電洞阻擋特性之層,其較佳包含金屬氧化物(如TiOx或Znx),- 位於在電極之間的包含p型及n型有機半導體、形成BHJ之作用層,其可例如以p型/n型雙層或不同p型及n型層,或以摻合物或p型及n型半導體的形式存在,- 視情況選用之導電聚合物層或電洞輸送層,其較佳包含有機聚合物或聚合物摻合物,例如PEDOT:PSS或TBD或NBD,- 包含高功函數金屬(例如銀)之電極,其充當陽極,其中至少一個電極,較佳陰極對可見光透明,且其中p型半導體為本發明之聚合物。
在本發明之OPV裝置中,p型及n型半導體材料較佳選自如上文所述之材料,如聚合物/富勒烯系統。
當作用層沈積於基板上時,其形成BHJ,其以奈米級水準進行相分離。就對奈米級相分離之討論而言,參見Dennler等人,Proceedings of the IEEE,2005,93(8),1429或Hoppe等人,Adv.Func.Mater,2004,14(10),1005。隨後可能必需視情況存在之退火步驟,以使摻合物形態最佳,且因此使OPV裝置效能最佳。
使裝置效能最佳之另一方法為製備用於製造OPV(BHJ)裝置之調配物,其可包含高沸點添加劑以按正確方式促進相分離。已使用1,8-辛二硫醇、1,8-二碘基辛烷、硝基苯、氯萘及其他添加劑以獲得高效率太陽能電池。實例揭示於J.Peet,等人,Nat.Mater.,2007,6,497或Fréchet等人,J.Am.Chem.Soc.,2010,132,7595-7597中。
本發明之化合物、聚合物、調配物及層亦適用於OFET中作為半導體通道。因此,本發明亦提供一種OFET,其包含閘電極、絕緣(或閘極絕緣體)層、源電極、汲電極及連接源電極與汲電極之有機半導體通道,其中該有機半導體通道包含本發明之化合物、聚合物、聚合物摻合物、調配物或有機半導體層。OFET之其他特徵為熟習此項技術者所熟知。
一般已知OSC材料以薄膜形式排列於閘極介電與汲電極及源電極之間的OFET,且其描述於例如US 5,892,244、US 5,998,804、US 6,723,394中及先前技術部分中所引用之參考文獻中。由於如使用本發明化合物之可溶特性的製造成本低及由此得到較大表面之可加工性之優勢,此等FET之較佳應用為諸如積體電路、TFT顯示器及保全應用。
OFET裝置中之閘電極、源電極及汲電極及絕緣層及半導體層可按任何順序排列,其限制條件為源電極及汲電極藉由絕緣層與閘電極 分離,閘電極及半導體層均接觸絕緣層,且源電極及汲電極均接觸半導體層。
本發明之OFET裝置較佳包含:- 源電極,- 汲電極,- 閘電極,- 半導體層,- 一或多個閘極絕緣層,及- 視情況選用之基板,其中半導體層較佳包含如上文及下文所述之化合物、聚合物、聚合物摻合物或調配物。
OFET裝置可為頂閘極裝置或底閘極裝置。OFET裝置之適合結構及製造方法為熟習此項技術者已知且描述於例如US 2007/0102696 A1之文獻中。
閘極絕緣體層較佳包含氟聚合物,例如市售Cytop 809M®或Cytop 107M®(獲自Asahi Glass)。較佳例如藉由旋塗、刀片刮抹、環棒式塗佈、噴塗或浸塗或其他已知方法由包含絕緣體材料及一或多種具有一或多個氟原子之溶劑(含氟溶劑),較佳全氟溶劑的調配物沈積閘極絕緣層。合適之全氟溶劑為例如FC75®(購自Acros,目錄號12380)。其他合適之含氟聚合物及含氟溶劑在先前技術中已知,例如全氟聚合物Teflon AF® 1600或2400(獲自DuPont)或Fluoropel®(獲自Cytonix)或全氟溶劑FC 43®(Acros,編號12377)。尤其較佳為具有1.0至5.0、極佳1.8至4.0之低電容率(或介電常數)之有機介電材料(「低k材料」),如例如US 2007/0102696 A1或US 7,095,044中所揭示。
在保全應用中,OFET及具有本發明半導體材料之其他裝置(如電晶體或二極體)可用於RFID標籤或保全標記,以對如紙幣之有價證 券、信用卡或身分證、國家身分文件、執照,或如郵票、票據、股票、支票等具有貨幣價值之任何產品進行鑑定及防偽。
或者,本發明之材料可用於OLED中,例如作為平板顯示器應用中之作用顯示材料,或作為例如液晶顯示器之平板顯示器之背光。常見OLED使用多層結構實現。發射層一般夾在一或多個電子輸送及/或電洞輸送層之間。藉由施加電壓,電子及電洞隨電荷載流子朝向發射層移動,在發射層中電子與電洞再結合引起發射層中所含發光團單元激發及因此發光。本發明化合物、材料及膜可用於一或多個電荷輸送層及/或發射層中,與其電學及/或光學特性相對應。此外,若本發明之化合物、材料及膜本身展示電致發光特性或包含電致發光基團或化合物,則將其用於發射層中將為尤其有利的。適用於OLED中之單體、寡聚及聚合化合物或材料之選擇、表徵以及加工一般為熟習此項技術者所已知,參見例如Müller等人,Synth.Metals,2000,111-112,31-34,Aloala,J.Appl.Phys.,2000,88,7124-7128及其中所引用之文獻。
根據另一用途,本發明之材料,尤其展示光致發光特性之材料,可用作例如顯示器裝置中之光源材料,如EP 0 889 350 A1中或由C.Weder等人,Science,1998,279,835-837所述。
本發明之另一態樣係關於本發明化合物之氧化及還原形式。電子之損失或增加導致形成高度離域之離子形式,該形式具高傳導性。此情形可在暴露於常見摻雜物時發生。合適之摻雜劑及摻雜方法為熟習此項技術者所已知,例如自EP 0 528 662、US 5,198,153或WO 96/21659獲得。
摻雜方法通常意味著在氧化還原反應中用氧化或還原劑處理半導體材料,以在該材料中形成離域之離子中心,及衍生自所用摻雜劑之相應相對離子。合適之摻雜方法包含例如在大氣壓力中或在減壓下暴露於摻雜蒸汽、在含有摻雜劑之溶液中進行電化學摻雜、使摻雜劑 與待熱擴散之半導體材料接觸及將摻雜劑離子植入至半導體材料中。
當將電子用作載流子時,合適之摻雜劑為例如鹵素(例如I2、Cl2、Br2、ICl、ICl3、IBr及IF)、路易斯酸(Lewis acid)(例如PF5、AsF5、SbF5、BF3、BCl3、SbCl5、BBr3及SO3)、質子酸、有機酸或胺基酸(例如HF、HCl、HNO3、H2SO4、HClO4、FSO3H及ClSO3H)、過渡金屬化合物(例如FeCl3、FeOCl、Fe(ClO4)3、Fe(4-CH3C6H4SO3)3、TiCl4、ZrCl4、HfCl4、NbF5、NbCl5、TaCl5、MoF5、MoCl5、WF5、WCl6、UF6及LnCl3(其中Ln為鑭系元素))、陰離子(例如Cl-、Br-、I-、I3 -、HSO4 -、SO4 2-、NO3 -、ClO4 -、BF4 -、PF6 -、AsF6 -、SbF6 -、FeCl4 -、Fe(CN)6 3-及各種磺酸之陰離子,諸如芳基-SO3 -)。當電洞用作載流子時,摻雜劑之實例為陽離子(例如H+、Li+、Na+、K+、Rb+及Cs+)、鹼金屬(例如Li、Na、K、Rb及Cs)、鹼土金屬(例如Ca、Sr及Ba)、O2、XeOF4、(NO2 +)(SbF6 -)、(NO2 +)(SbCl6 -)、(NO2 +)(BF4 -)、AgClO4、H2IrCl6、La(NO3)3.6H2O、FSO2OOSO2F、Eu、乙醯膽鹼、R4N+(R為烷基)、R4P+(R為烷基)、R6As+(R為烷基)及R3S+(R為烷基)。
本發明化合物之傳導形式可於包括(但不限於)以下之應用中用作有機「金屬」:OLED應用中之電荷注入層及ITO平坦化層、平板顯示器及觸控螢幕之膜、抗靜電膜、諸如印刷電路板及電容器之電子應用中之印刷傳導性基板、圖案或軌道。
本發明之化合物及調配物亦可適用於有機電漿子-發光二極體(OPED)中,如例如Koller等人,Nat.Photonics,2008,2,684中所述。
根據另一用途,本發明之材料可單獨或連同其他材料一起用於LCD或OLED裝置中之配向層中或用作LCD或OLED裝置中之配向層,如例如US 2003/0021913中所述。使用本發明之電荷輸送化合物可增加配向層之導電性。當用於LCD中時,此增加之導電性可減少可切換LCD單元中之不利殘餘直流電位效應且抑制殘影,或例如在鐵電式 LCD中,減少藉由鐵電式LC之自發極化電荷切換所產生之殘餘電荷。當用於包含發光材料設置於配向層上之OLED裝置中時,此增加之導電性可增強發光材料之電致發光。具有液晶原基或液晶特性之本發明之化合物或材料可形成如上文所述之定向各向異性膜,其尤其適用作配向層,用以銹導或增進設置於該各向異性膜上之液晶介質的配向。本發明之材料亦可與光致異構化化合物及/或發色團組合用於光配向層中或用作光配向層,如US 2003/0021913 A1中所述。
根據另一用途,本發明之材料,尤其是其水溶性衍生物(例如具有極性或離子性側基者)或離子摻雜形式,可用作化學感測器或材料以偵測及辨別DNA序列。該等用途描述於例如L.Chen,D.W.McBranch,H.Wang,R.Helgeson,F.Wudl及D.G.Whitten,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,1999,96,12287;D.Wang,X.Gong,P.S.Heeger,F.Rininsland,G.C.Bazan及A.J.Heeger,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,2002,99,49;N.DiCesare,M.R.Pinot,K.S.Schanze及J.R.Lakowicz,Langmuir,2002,18,7785;D.T.McQuade,A.E.Pullen,T.M.Swager,Chem.Rev.,2000,100,2537中。
除非上下文另有明確指示,否則如本文所用之本文中各術語之複數形式應理解為包括單數形式,且反之亦然。
在本說明書通篇描述及申請專利範圍中,詞語「包含」及「含有」及該等詞語之變化形式(例如「包含(comprising)」及「包含(comprises)」)意謂「包括但不限於」,且不欲(且不)排除其他組分。
應瞭解,可對本發明之前述實施例作出變更,但其仍在本發明之範疇內。除非另外說明,否則本說明書中所揭示之各特徵可置換為用於相同、相當或類似目的之替代性特徵。因此,除非另外說明,否則所揭示之各特徵僅為一系列通用的相當或類似特徵之之一個實例。
本說明書中所揭示之所有特徵可組合成任何組合,但該等特徵 及/或步驟中之至少一些相互排斥之組合除外。特定言之,本發明之較佳特徵適用於本發明之所有態樣且可以任何組合形式使用。同樣,以非必需組合描述之特徵可單獨(不以組合形式)使用。
在上文及下文中,除非另外說明,否則百分比為重量百分比,且溫度以攝氏度形式給出。介電常數值ε(「電容率」)係指在20℃及1,000Hz下所獲取之值。
實例
在以下實例中,聚合物式中之術語「雜亂」用於指示各別單元可關於其定向以無規方式插入。
實例1.1-5-十二烷氧基-4-氟-2-硝基-苯胺
將鈉金屬(1.82g;79.0mmol;1.10當量)添加至熔融之十二烷-1-醇(134g;718mmol;10.0當量)中,且加熱反應物至60-70℃以完成C12H25ONa形成。在析氫停止之後,添加4,5-二氟-2-硝基-苯胺(12.50g;71.80mmol;1.000當量),且在100℃下加熱反應混合物3小時。將溫熱反應混合物傾入水及MeOH(1:1,約1.5dm3)中,且過濾沈澱。用石油醚(40-60℃)濕磨乾燥固體,過濾且乾燥18小時(18.21g,產率:75%)。
1 H NMR(300MHz,CDCl3):δ 7.85(d,J=11.6Hz,1 H),6.18(d,J=7.2Hz,1 H),6.17(br.s,2 H),4.02(t,J=6.6Hz,2 H),1.72-1.90(m,2 H),1.36-1.59(m,4 H),1.21-1.36(m,14 H),0.88(t,J=6.7Hz,3 H)
實例1.2-4-十二烷氧基-5-氟-苯-1,2-二胺
將鐵粉(6.890g;123.4mmol;6.000當量)以小份添加至5-十二烷氧基-4-氟-2-硝基-苯胺(7.000g;20.56mmol;1.000當量)於乙酸(62cm3)中之溶液中。反應物在用玻璃塞(glass stopped)密封的情況下在50℃下攪拌2小時且在25℃下攪拌4小時,冷卻至0℃,且逐滴添加氨水溶液(>25% w/w)(156cm3;100.000當量)直至達到pH 10,同時保持燒瓶內之溫度低於50℃。用乙酸乙酯(3×250cm3)萃取所得混合物,且經硫酸鈉乾燥合併之有機溶離份。真空移除溶劑,且所得產物未經進一步純化即可使用(5.27g,產率:83%)。
1 H NMR(300MHz,CDCl3):δ 6.49(d,J=11.9Hz,1 H),6.40(d,J=8.0Hz,1 H),5.37(br.s,2 H),3.92(t,J=6.7Hz,2 H),3.25(br.s.,2 H),1.57-1.88(m,2 H),1.36-1.53(m,2 H),1.27(s,16 H),0.89(t,J=6.5Hz,3 H)
實例1.3-5-十二烷氧基-6-氟-苯并[1,2,5]噻二唑
向攪拌之4-十二烷氧基-5-氟-苯-1,2-二胺(5.000g;16.11mmol;1.000當量)於無水吡啶(52cm3)中之溶液中添加亞硫醯基苯胺(2.18ml;19.3mmol;1.20當量)及氯三甲基矽烷(4.91ml;38.7mmol;2.40當量)。在70℃下進一步攪拌反應混合物18小時,隨後傾入NaHCO3之飽和水溶液中。用二氯甲烷(3×45cm3)萃取水相,經硫酸鎂乾燥合併之有機溶離份且真空移除溶劑。回收之油狀物藉由管柱層析 法使用0:100至90:10之石油醚(40-60℃)及乙酸乙酯之溶劑梯度進行純化(4.05g,產率:74%)。
1 H NMR(300MHz,CDCl3):δ 7.59(d,J=10.5Hz,1 H),7.27(d,J=8.0Hz,1 H),4.14(t,J=6.5Hz,2 H),1.87-1.98(m,2 H),1.49-1.58(m,2 H),1.22-1.40(m,16 H),0.84-0.93(t,J=6.8Hz,3 H)
實例1.4-4,7-二溴-5-十二烷氧基-6-氟-苯并[1,2,5]噻二唑
將5-氟-6-辛氧基-苯并[1,2,5]噻二唑(3.700g;13.1030mmol;1.000當量)溶解於無水四氫呋喃(133cm3)中,且使所得溶液冷卻至-78℃。經15至20分鐘逐滴添加1.8M二異丙胺鋰於四氫呋喃/庚烷/乙苯中之溶液(18.2cm3;32.8mmol;2.50當量)。30分鐘之後,一次性添加氯三甲基矽烷(5.00cm3;39.3mmol;3.00當量),且在-78℃再攪拌反應混合物30分鐘且在25℃再攪拌18小時。將粗混合物傾入水中,用二乙醚(3×100cm3)萃取,經硫酸鎂乾燥合併之有機溶離份且真空移除溶劑。將粗產物溶解於氯仿(112cm3)中,且一次性添加溴(1.42cm3;27.7mmol;2.20當量)。在25℃下在不存在光之情況下攪拌反應18小時,之後再添加溴(2.58cm3;50.4mmol;4.00當量)。在25℃下不存在光之情況下再攪拌反應混合物72小時,傾入硫代硫酸鈉之飽和水溶液中,且用二氯甲烷(3×125cm3)萃取。粗化合物藉由管柱層析法使用0:100至90:10之石油醚(40-60℃)及乙酸乙酯之溶劑梯度進行純化,且於甲醇及四氫呋喃混合物中再結晶兩次(3.71g,產率:59%)。
1 H NMR(300MHz,CDCl3):δ 4.24(td,J=6.5,0.8Hz,2 H),1.85-1.95(m,2 H),1.49-1.61(m,2 H),1.22-1.40(m,16 H),0.89(t,J=6.6 Hz,3 H)
實例1.5-聚合物1
將4,8-二(十二烷基)-2,6-雙-三甲基錫烷基-苯并[1,2-b;4,5-b']二噻吩(341.0mg;0.4000mmol;1.000當量)、4,7-二溴-5-十二烷氧基-6-氟-苯并[1,2,5]噻二唑(397.0mg;0.8000mmol;2.000當量)、2,-5-雙-三甲基錫烷基-噻吩(163.9mg;0.4000mmol;1.000當量)及肆(三苯基膦)鈀(0)(37.0mg;32.0μmol;0.0800當量)轉移至5cm3微波小瓶中。添加脫氣之甲苯(4.0cm3)及N,N'-二甲基甲醯胺(1.0cm3),且隨後再用氮氣淨化混合物5分鐘。將反應混合物置放於微波反應器(Biotage Initiator)中,且依次在140℃(60秒)、160℃(60秒)及180℃(3600秒)下加熱。在反應完成之後即刻使反應物冷卻至65℃,添加三丁基-苯基-錫烷(0.26cm3;0.80mmol;2.0當量),且將混合物加熱回至180℃(600秒)。在第一末端封端反應完成之後即刻使反應物冷卻至65℃,添加溴苯(0.13cm3;1.2mmol;3.0當量),且將混合物加熱回至180℃(600秒)。在第二末端封端反應之後即刻使反應混合物冷卻至65℃,且用甲醇洗滌(2×10cm3)反應管使得沈澱至攪拌之甲醇(100cm3)中。藉由過濾收集聚合物,用甲醇(100cm3)洗滌,得到黑色固體,且用丙酮、石油醚(40-60℃)、環己烷及氯仿進行索司勒萃取(Soxhlet extraction)。將甲醇(200cm3)逐滴添加至氯仿溶離份(150cm3)中,且藉由過濾收集所得沈澱,且真空乾燥,得到黑色固體(465mg,產率:91%)。
GPC(140℃,1,2,4-三氯苯):Mn=16.7kg mol-1;Mw=37.6kg mol-1;PDI=2.26。
實例2. 聚合物2
將4,8-雙-十二烷氧基-2,6-雙-三甲基錫烷基-苯并[1,2-b;4,5-b']二噻吩(353.8mg;0.4000mmol;1.000當量)、4,7-二溴-5-十二烷氧基-6-氟-苯并[1,2,5]噻二唑(397.0mg;0.8000mmol;2.000當量)、2,-5-雙-三甲基錫烷基-噻吩(163.9mg;0.4000mmol;1.000當量)及肆(三苯基膦)鈀(0)(37.0mg;32.0μmol;0.0800當量)轉移至5cm3微波小瓶中。添加脫氣之甲苯(4.0cm3)及N,N'-二甲基甲醯胺(1.0cm3),且隨後再用氮氣淨化混合物5分鐘。將反應混合物置放於微波反應器(Biotage Initiator)中,且依次在140℃(60秒)、160℃(60秒)及180℃(3600秒)下加熱。在反應完成之後即可使反應物冷卻至65℃,添加三丁基-苯基-錫烷(0.26cm3;0.80mmol;2.0當量),且將混合物加熱回至180℃(600秒)。在此第一末端封端反應完成之後即可使反應物冷卻至65℃,添加溴苯(0.13cm3;1.2mmol;3.0當量),且將混合物加熱回至 180℃(600秒)。在第二末端封端反應之後即可使反應混合物冷卻至65℃,且用甲醇洗滌(2×10cm3)反應管使得沈澱至攪拌之甲醇(100cm3)中。藉由過濾收集聚合物,用甲醇(100cm3)洗滌,得到黑色固體,且用丙酮、石油醚(40-60℃)、環己烷及氯仿進行索司勒萃取。將甲醇(200cm3)逐滴添加至氯仿溶離份(150cm3)中,且藉由過濾收集所得沈澱,且真空乾燥,得到黑色固體(410mg,產率:78%)。
GPC(140℃,1,2,4-三氯苯):Mn=9.9kg mol-1;Mw=27.2kg mol-1;PDI=2.75。
實例3. 聚合物3
將4,8-二(十二烷基)-2,6-雙-三甲基錫烷基-苯并[1,2-b;4,5-b']二噻吩(341.0mg;0.4000mmol;1.000當量)、4,7-二溴-5-十二烷氧基-6-氟-苯并[1,2,5]噻二唑(198.5mg;0.4000mmol;1.000當量)、4,7-二溴-5,6-雙-十二烷氧基-苯并[1,2,5]噻二唑(265.0mg;0.4000mmol;1.000當量)、2,-5-雙-三甲基錫烷基-噻吩(163.9mg;0.4000mmol;1.000當量)及肆(三苯基膦)鈀(0)(37.0mg;32.0μmol;0.0800當量)轉 移至5cm3微波小瓶中。添加脫氣之甲苯(4.0cm3)及N,N'-二甲基甲醯胺(1.0cm3),且隨後再用氮氣淨化混合物5分鐘。將反應混合物置放於微波反應器(Biotage Initiator)中,且依次在140℃(60秒)、160℃(60秒)及180℃(3600秒)下加熱。在反應完成之後即刻使反應物冷卻至65℃,添加三丁基-苯基-錫烷(0.26cm3;0.80mmol;2.0當量),且將混合物加熱回至180℃(600秒)。在此第一末端封端反應完成之後即刻使反應物冷卻至65℃,添加溴苯(0.13cm3;1.2mmol;3.0當量),且將混合物加熱回至180℃(600秒)。在第二末端封端反應之後即刻使反應混合物冷卻至65℃,且用甲醇洗滌(2×10cm3)反應管使得沈澱至攪拌之甲醇(100cm3)中。藉由過濾收集聚合物,用甲醇(100cm3)洗滌,得到黑色固體,且用丙酮、石油醚(40-60℃)、環己烷及氯仿進行索司勒萃取。將甲醇(200cm3)逐滴添加至氯仿溶離份(150cm3)中,且藉由過濾收集所得沈澱,且真空乾燥,得到黑色固體(495mg,產率:86%)。
GPC(140℃,1,2,4-三氯苯):Mn=10.3kg mol-1;Mw=18.8kg mol-1;PDI=1.81。
實例4:光伏打電池製造及量測
在購自LUMTEC Corporation之預圖案化ITO玻璃基板(13Ω/sq.)上製造有機光伏打(OPV)裝置。在超音波槽中使用常見溶劑(丙酮、異丙醇、去離子水)來清潔基板。將摻雜有聚(苯乙烯磺酸)之傳導性聚合物聚(伸乙基二氧基噻吩)[Clevios VPAI 4083(H.C.Starck)]與去離子水以1:1之比率混合。使用0.45μm過濾器過濾此溶液,之後旋塗以達成20nm之厚度。使基板暴露於臭氧,之後實施旋塗製程以確保良好潤濕特性。隨後在140℃下在氮氣氛圍中使膜退火30分鐘,將其保留於其中以進行該製程之其餘部分。製備活性材料溶液(亦即聚合物+PCBM),且攪拌隔夜以使溶質完全溶解。在氮氣氛圍中旋塗或刮刀塗 佈薄膜以如使用表面輪廓儀所測量使活性層厚度達到100與500nm之間。短乾燥期之後,確保移除任何殘餘溶劑。
通常在加熱板上在23℃下乾燥旋塗膜10分鐘且在70℃下乾燥刮刀塗佈膜2分鐘。就裝置製造之最後一步而言,經由遮蔽罩熱蒸發Ca(30nm)/Al(125nm)陰極以界定電池。當太陽能電池由紐波特太陽模擬器(Newport Solar Simulator)在100mW.cm-2白光下照射時,使用Keithley 2400 SMU量測電流-電壓特徵。太陽模擬器配備有AM1.5G濾光片。使用Si光電二極體校準照度強度。完整裝置製備及表徵在乾燥氮氣氛圍中進行。
使用以下表述計算功率轉換效率η=Voc×Jsc×FF/Pin
其中FF定義為FF=V最大×J最大/Voc×Js
OPV裝置之聚合物:PC61BM之摻合物(以總固體濃度為30mg.cm-3之鄰二氯苯溶液塗佈)的特徵示於表1中。

Claims (13)

  1. 一種聚合物,其包含至少一種式(I)之二價單元U 其中X1為N或C-F;且R1為氫或具有1至40個碳原子之碳基。
  2. 如請求項1之聚合物,其中X1為C-F。
  3. 如請求項1或2之聚合物,其中R1為氫或具有1至20個碳原子之烷基。
  4. 如前述請求項中任一項之聚合物,其包含至少一種式(II)之重複單元*-(Ar1)a-(U)b-(Ar2)c-(U')d-(Ar3)e-(Ar4)f-* (II)其中U及U'彼此獨立地為如上文所定義之式(I)之二價單元;Ar1、Ar2、Ar3及Ar4不為U及U'且彼此獨立地選自由以下組成之群:經取代之芳基、未經取代之芳基、經取代之雜芳基及未經取代之雜芳基;且a、b、c、d、e及f彼此獨立地選自由0、1、2及3組成之群,其限制條件為b+d1。
  5. 如前述請求項中任一項之聚合物,其中該聚合物之數目平均分子量藉由GPC測定為至少1kg mol-1
  6. 如前述請求項中任一項之聚合物,其中該聚合物為均聚物。
  7. 如前述請求項中任一項之聚合物,其中該聚合物為嵌段共聚物、統計共聚物、統計嵌段共聚物或無規共聚物。
  8. 一種混合物或摻合物,其包含一或多種如請求項1至7中任一項之聚合物,及一或多種具有以下特性之化合物或聚合物:半傳 導、電荷輸送、電洞/電子輸送、電洞/電子阻擋、導電、光導或發光特性。
  9. 一種調配物,其包含一或多種如請求項1至7中任一項之聚合物及一或多種溶劑。
  10. 一種如請求項1至7中任一項之聚合物之用途,其係用作光學、電光、電子、電致發光或光致發光組件或裝置中之電荷輸送、半傳導、導電、光導或發光材料。
  11. 如請求項10之用途,其中該組件或裝置係選自由以下組成之群:有機場效電晶體(OFET);薄膜電晶體(TFT);積體電路(IC);邏輯電路;電容器;射頻識別(RFID)標籤;裝置或組件;有機發光二極體(OLED);有機發光電晶體(OLET);平板顯示器;顯示器之背光;有機光伏打裝置(OPV);有機太陽能電池(O-SC);光電二極體;雷射二極體;光導體;有機光偵測器(OPD);電子照相裝置;電子照相記錄裝置;有機記憶體裝置;感測器裝置;聚合物發光二極體(PLED)中之電荷注入層、電荷輸送層或夾層;肖特基二極體(Schottky diode);平坦化層;抗靜電膜;聚合物電解質膜(PEM);傳導性基板;傳導性圖案;電池組中之電極材料;配向層;生物感應器;生物晶片;保全標記;保全裝置及用於偵測及辨別DNA序列之組件或裝置。
  12. 如請求項11之用途,其中該組件或裝置為有機光伏打裝置(OPV)。
  13. 一種用於製備如請求項1至7中任一項之聚合物之方法,該方法包含偶合單體之步驟,其中包含含有該式I之二價單元之單體,該等單體包含至少一個選自由以下組成之群的單價官能基:Cl、Br、I、O-甲苯磺酸酯基、O-三氟甲磺酸酯基、O-甲磺酸酯基、O-九氟丁磺酸酯基、-SiMe2F、-SiMeF2、-O-SO2Z1、-B(OZ2)2、- CZ3=C(Z3)2、-C≡CH、-C≡CSi(Z1)3、-ZnX0及-Sn(Z4)3,其中X0為鹵素,且Z0、Z1、Z2、Z3及Z4彼此獨立地選自由各自視情況經取代之烷基及芳基組成之群,且兩個基團Z2亦可一起形成環狀基團。
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