WO2023126486A1 - Verbindung und deren verwendung in organischen elektronischen bauelementen - Google Patents

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WO2023126486A1
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formula
group
compound
furan
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PCT/EP2022/088022
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Dirk Hildebrandt
Olga Gerdes
Nina GRIMM
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Heliatek Gmbh
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    • H10K30/50—Photovoltaic [PV] devices

Definitions

  • the invention relates to a compound of the general formula (I), a use of such a compound in an organic electronic component, and an organic electronic component with such a compound.
  • Organic materials are known for use as LEDs (OLED) and organic photovoltaic elements (OPV), ie organic solar cells.
  • OLED organic light emitting
  • OLED organic photovoltaic elements
  • the organic materials used fulfill different functions in these organic electronic components, in particular charge transport, light emission or light absorption.
  • Organic materials in optoelectronic components can be polymers or small molecules and can be processed into thin layers in solution or emulsion by wet-chemical processes such as coating or printing or in a vacuum by sublimation.
  • Organic electronic components are, for example, displays, data storage devices or transistors, but also organic optoelectronic components, in particular solar cells or photodetectors.
  • Solar cells or photodetectors have a photoactive layer in which bound electron-hole pairs (excitons) are generated as charge carriers when electromagnetic radiation strikes them. By diffusion, the excitons arrive at an interface where electrons and holes are separated from one another.
  • the material that accepts the electrons is called the acceptor and the material that accepts the holes is called the donor.
  • Other organic electronic components are light-emitting components that emit light when current flows through them.
  • Organic electronic components include at least two electrodes, one electrode being applied to a substrate and the other acting as a counter-electrode.
  • At least one photoactive layer, preferably an organic photoactive layer, is located between the electrodes. Further layers, for example transport layers, can be arranged between the electrodes.
  • a particular disadvantage of the prior art is that the voltage of many absorber materials in one absorption range is too low, in particular in the range well below 1.0 V, in particular in the range from 0.9 V to 0.95 V. In the case of multiple cells, however, the cell with the lowest voltage is the limiting factor for the entire electrical component.
  • Formula 1 Formula 2 where H atoms of the formulas 1 to 4 are replaced by alkyl, O-alkyl, S-alkyl, or
  • halogen can be substituted
  • Formula 17 Formula 18 with Xi to Xie independently selected from N or CRe, with the proviso that in the formulas 7, 12 and 14 in each case a group from Xe to Xg denotes the attachment * to a further group in the compound of the general formula I, with Q selected from the group consisting of O, S, and NR?, with i through Wg each independently selected from N and CRg, where Re, R?
  • the conjugated n-electron system of the donor region (M-(TI) a- (T2)b-(T3) c ) of the compounds of general formula I can be extended beyond the donor block M with the electron-withdrawing groups Al and A2 by at least one another donor block TI, T2 and/or T3 is incorporated.
  • the building block with an annulated furan-thiophene, thiophene-furan, furan-furan, and/or thiophene-thiophene building block is:
  • the building block leads to a lowering of the HOMO within the connection, as a result of which the connection provides more voltage in an electronic component.
  • the present compounds Due to the structural feature of group M, the present compounds have a particularly high optical density, preferably in the visible spectral range, in particular a high integral over the optical density in the absorption spectrum compared to compounds not according to the invention, which do not have the structural element described above. “Integral” is understood to mean the area below a curve in the absorption spectrum, which is an important feature for the suitability of the material as a photosensitive material.
  • a heteroatom is understood to mean, in particular, O, S or N.
  • a substituent is understood to mean in particular the exchange of one or more H atoms for another group or another atom.
  • a substituent is in particular a halogen or a pseudohalogen, preferably F, CI or CN, an alkyl group, an alkenyl group or an aryl group.
  • T1 and T3 are each independently selected from formulas 1 to 4.
  • the chemical compounds of the general formula I according to the invention have advantages compared to the prior art. Improved absorbers for organic electronic components, in particular photovoltaic elements, can advantageously be provided. Advantageously, absorber materials provided for the red and near-infrared spectral range with a high absorption strength.
  • the absorbers advantageously have an increased photovoltage compared to other ADA absorbers without an annulated furan-thiophene, thiophene-furan, furan-furan, and/or thiophene-thiophene building block (formula 1 to 4).
  • the no-load voltage Uoc of electronic components is increased with a connection according to the invention.
  • the compounds according to the invention advantageously absorb particularly strongly in the spectral range between 400 nm and 600 nm, in particular between 480 and 580 nm, and deliver a voltage in an electronic component in the range of 1 V .
  • the efficiency of photovoltaic elements can be increased.
  • the compounds according to the invention can be vaporized in vacuo to a large extent without leaving any residue, and are therefore suitable for vacuum processing for the production of photovoltaic elements.
  • This is particularly advantageous in the case of multiple cells, preferably tandem or triplet cells, or mixed layers, since the smallest stress in the layer limits the total stress in the cell.
  • the compounds according to the invention are in particular what are known as “small molecules”, meaning non-polymeric oligomeric organic molecules with a molar mass of between 100 and 2000 g/mol.
  • TI is selected independently of one another from the group consisting of:
  • Formula 7 Formula 8 where preferably Xi and Xg and/or X3 and X4 are CRe, Re is preferably selected from H and alkyl; and/or where X5 is preferably CRe with Re being H or alkyl and/or where Xe to Xg are preferably CRe; and/or where preferably R 1 to R 3 are independently H, alkyl or aryl; and/or where preferably R4 is H or alkyl.
  • Xi to Xie are CRe .
  • TI is selected from the group consisting of
  • Formula 5a Formula 6a where Rg and Rio are each independently selected from the group consisting of H, halogen, preferably F and Cl, CN, alkyl, alkenyl, O-alkyl, S-alkyl, aryl, heteroaryl, preferably Rg and Rio are independently H or alkyl, where Rn and Rn are each independently selected from the group consisting of H, halogen, preferably F and Cl, CN, alkyl, Alkenyl, O-alkyl, S-alkyl, aryl, heteroaryl, preferably Rn and R12 are H.
  • T2 and T3 are selected from the group consisting of: where H atoms of the formulas 1 to 4 can be substituted by alkyl, O-alkyl, S-alkyl or halogen, preferably H atoms of the formulas 1 to 4 are unsubstituted,
  • Formula 9 Formula 10 where preferred Re and R? are each independently selected from the group consisting of H, alkyl, and aryl.
  • T3 is selected from the group consisting of
  • Rg and Rio are each independently selected from the group consisting of H, halogen, preferably F and Cl, CN, alkyl, alkenyl, O-alkyl, S-alkyl, aryl, heteroaryl, Rg and Rio are preferably independently H or alkyl.
  • the groups Al, M, T1, T2, T3 and A2 are formed symmetrically to one another.
  • Al is selected from the group consisting of:
  • A2 is selected from the group consisting of:
  • the electron-withdrawing groups A1 and A2 are independently selected from:
  • Al equals A2.
  • the parameters a, b, c are preferably 0 or 1 independently of one another, with the proviso that at least one of the parameters a, b, c is equal to 1, at least two of the parameters a are preferred , b, c equal to 1; or the parameter a is 1 or 2, with at least one of the parameters b and c being 1 or 2, preferably with one of the parameters b or c being 1 or 2, preferably with one of the parameters b or c being 1, particularly preferably with the Parameter c equals 1 or 2.
  • a, b and c are equal to 1.
  • the formulas 1 to 4 of the group M are not further fused.
  • the group M is selected from the group consisting of:
  • Formula 5a Formula 6a where Rg and Rio are each independently selected from the group consisting of H, halogen, preferably F and Cl, CN, alkyl, alkenyl, O-alkyl, S-alkyl, aryl, heteroaryl, Rg and Rio are preferably independently H or alkyl, where Rn and R12 are each independently selected from the group consisting of H, halogen, preferably F and Cl, CN, alkyl, alkenyl, O-alkyl, S-alkyl, aryl, heteroaryl, Rn and R12 are preferably H.
  • the compound has the general formula II
  • connection is selected from the group consisting of:
  • excitons are formed particularly well in layers of electronic components which comprise these compounds, which leads to higher filling factors FF, improved open-circuit voltage and improved short-circuit current density J sc in organic photoactive components which comprise these compounds.
  • FF filling factors
  • J sc short-circuit current density
  • the object of the present invention is also achieved by providing a use of at least one compound according to the invention in an organic electronic component, preferably in an organic photovoltaic element, in particular according to one of the exemplary embodiments described above.
  • an organic electronic component preferably in an organic photovoltaic element, in particular according to one of the exemplary embodiments described above.
  • the use of the compound according to the invention in an organic electronic component results in particular in the advantages which have already been explained in connection with the compound of the general formula (I).
  • the at least one compound according to the invention is used in an absorber layer of a photovoltaic element.
  • an organic electronic component comprising an electrode, a Counter electrode and at least one organic photoactive layer is provided between the electrode and the counter electrode, wherein the at least one organic photoactive layer has at least one compound according to the invention, in particular according to one of the exemplary embodiments described above.
  • the organic electronic component has in particular the advantages which have already been explained in connection with the compound of the general formula (I) and the use of the compound according to the invention in an organic electronic component.
  • An organic electronic component is understood to mean, in particular, an electronic component which has organic conductive or semiconductive materials, in particular transistors, organic light-emitting components, organic photoactive devices in which excitons (electron-hole pairs) can be formed in a photoactive layer by means of irradiation , preferably photodetectors and photovoltaic elements .
  • the organic electronic component is an organic photovoltaic element, an OFET, an OLED or an organic photodetector.
  • a photovoltaic element is understood to mean, in particular, a solar cell.
  • the organic electronic component is designed as a tandem or multiple cell, with at least one additional absorber material, which absorbs in a different spectral range of light, being present in an additional cell.
  • an electronic component is referred to as a tandem cell, which consists of a vertical layer system of two cells connected in series.
  • a multiple cell refers in particular to an electronic component which consists of a vertical layer system of a plurality of cells connected in series.
  • the compound of the general formula (I) according to the invention is an absorber material in a photoactive layer of an organic electronic component.
  • the compound of the invention is a donor in a donor-acceptor heterojunction, preferably used with an acceptor selected from the group of ulleren (C60, C70) or. fullerene derivatives, subphthalocyanines, rylenes, fluorenes, carbazoles, benzothiadiazoles, diketopyrrolopyrroles, and vinazenes.
  • the photoactive layer can be a light-emitting layer which, when a voltage is applied to the electrode and counter-electrode, emits radiation, e.g. B. light emits .
  • the photoactive layer can be a light-absorbing layer, wherein upon exposure to radiation, e.g. B. visible light, UV radiation or IR radiation, excitons (electron-hole pairs) are formed.
  • so-called shallow heterojunctions can be formed in organic photoactive layers, in which there is a flat p-type layer adjacent to a flat n-type layer and the excitons formed by irradiation in either the p-type or n-type layer at the interface between both layers can be separated into holes and electrons.
  • the photoactive layer can also include a so-called bulk heterojunction, in which p-type and n-type materials merge into one another in the form of an interpenetrating network, with the separation of the excitons formed by irradiation at the interfaces between p-type and n-type materials takes place.
  • Excitons are electrically neutral excitation states, the electron-hole pairs, which are then separated into electrons and holes at a pn junction in a further step. This results in the separation into free charge carriers, which contribute to the flow of electric current.
  • the limiting factor here is the size of the band gap of the semiconductor, so only photons can be absorbed that have an energy that is greater than its band gap.
  • Excitons are always generated first by the light, not free charge carriers, so the low-recombination diffusion is an important component for the level of the photocurrent.
  • the Exzitondif fusion length must exceed the typical penetration depth of the light, so that a possible large part of the light can be used electrically.
  • the excitons diffuse to an interface where electrons and holes are separated from each other.
  • the material that accepts the electrons is called the acceptor and the material that accepts the holes is called the donor or donor.
  • a structure of a common organic photovoltaic element that is already known from the literature consists of a pin or nip diode [Martin Pfeiffer, "Controlled doping of organic vacuum deposited dye layers: basics and applications", PhD thesis TU-Dresden, 1999 and W02011/161108A1]: a pin solar cell consists of a carrier/substrate with an adjoining mostly transparent base contact, p-layer(s), i-layer(s), n-layer(s) and a cover contact. Substrate with an adjoining mostly transparent base contact, n-layer(s), i-layer(s), p-layer(s) and a top contact . Holes in the state of thermal equilibrium.
  • i-layer denotes an undoped or intrinsic layer.
  • One or more i-layers can be made of one material (planar heterojunctions) or of one Mixture of two or more materials exist (bulk hetero unctions), which have an interpenetrating network.
  • WO2011161108A1 discloses a photoactive component with an electrode and a counter-electrode, at least one organic layer system being arranged between the electrodes, furthermore with at least two photoactive layer systems and between the photoactive layer systems at least two different transport layer systems of the same charge carrier type.
  • organic electronic components in particular organic photovoltaic elements, is sufficiently known to the person skilled in the art, in particular from the cited literature.
  • Fig. 1 shows a schematic illustration of an exemplary embodiment of an organic electronic component in cross section
  • Fig. 2 shows a current-voltage curve of an organic electronic component with the compound A8;
  • Fig. 3 shows a current-voltage curve of an organic electronic component with the compound A25.
  • Fig. 4 in an overview the parameters fill factor FF, no-load voltage Uoc, and short-circuit current Jsc of organic electronic components with compounds according to the invention and compounds not according to the invention in direct comparison.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of an organic electronic component in cross section.
  • the organic electronic component according to the invention has a layer system 7 , at least one layer of the layer system 7 having a compound of the general formula I according to the invention.
  • the organic electronic component comprises a first electrode 2 , a second electrode 6 and a layer system 7 , the layer system 7 being arranged between the first electrode 2 and the second electrode 6 .
  • At least one layer of the layer system 7 has at least one compound of the general formula I according to the invention.
  • the layer system 7 has a photoactive layer 4 , preferably a light-absorbing photoactive layer 4 , the photoactive layer 4 having the at least one compound according to the invention.
  • the organic photovoltaic element comprises a substrate 1, e.g. B. made of glass, on which an electrode 2 is located, which z. B. ITO includes .
  • ETL electron-transporting layer 3
  • a photoactive layer 4 with at least one compound according to the invention, a p-conducting donor material, and an n-conducting acceptor material, e.g. B. C60 fullerene, either as flat heterojunction (planar heterojunction) or as a volume heterojunction (bulk heterojunction).
  • HTL p-doped hole transport layer 5
  • electrode 6 made of
  • the layer system in particular individual layers, of the component can be produced by evaporating the compounds in vacuo, with or without a carrier gas, or by processing a solution or suspension, for example during coating or printing. Individual layers can also be applied by sputtering. It is advantageous to produce the layers by evaporation in a vacuum, in which case the carrier substrate can be heated.
  • the organic materials are printed, glued, coated, vapor-deposited or otherwise attached to the foils in the form of thin films or small volumes. All processes that are also used for electronics on glass, ceramic or semiconducting substrates can also be used for the production of the thin layers.
  • the chemical compound of the general formula I has the following structure:
  • Formula 1 where * denotes attachment to the groups T1, T2, T3, A1 and A2, where H atoms of the formulas 1 to 4 can be substituted by alkyl, O-alkyl, S-alkyl or halogen; with groups TI, T2 and T3 independently selected from the group consisting of:
  • Formula 1 where H atoms of the formulas 1 to 4 can be substituted by alkyl, O-alkyl, S-alkyl or halogen,
  • TI is independently selected from the group consisting of: Formula 5 Formula 6 where preferably Xi and Xg and/or X3 and X4 are CRe, Re is preferably selected from H and alkyl; and/or where X5 is preferably CRe with Re being H or alkyl and/or where Xe to Xg are preferably CRe; and/or where preferably R 1 to R 3 are independently H, alkyl or aryl; and/or where preferably R4 is H or alkyl.
  • T2 and T3 are selected from the group consisting of:
  • Formula 1 Formula 2 where H atoms of the formulas 1 to 4 can be substituted by alkyl, O-alkyl, S-alkyl or halogen, preferably H atoms of the formulas 1 to 4 are unsubstituted,
  • Formula 9 Formula 10 where preferred Re and R? are each independently selected from the group consisting of H, alkyl, and aryl.
  • Al is selected from the group consisting of: and A2 is selected from the group consisting of:
  • the parameters a, b, c are preferably each independently 0 or 1, with the proviso that at least one of the parameters a, b, c is equal to 1, at least two of the parameters a, b are preferred , c equals 1 ; or is the parameter a equal to 1 or 2, with at least one of the parameters b and c equal to 1 or 2, preferably with one of the parameters b or c equal to 1 or 2, preferably with one of the parameters b or c equal to 1, particularly preferably with the parameter c equals 1 or 2 .
  • the group M is selected from the group consisting of:
  • Formula 5a Formula 6a where Rg and Rio are each independently selected from the group consisting of H, halogen, preferably F and Cl, CN, alkyl, alkenyl, O-alkyl, S-alkyl, aryl, heteroaryl, Rg and Rio are preferably independently H or Alkyl, where Rn and Rn are each independently selected from the group consisting of H, halogen, preferably F and Cl, CN, alkyl, alkenyl, O-alkyl, S-alkyl, aryl, heteroaryl, Rn and Rn are preferably H.
  • the compound has the general formula II
  • Table 1 shows an overview of the thermal properties of compounds according to the invention (melting points and thermal budget). The thermal properties show that compounds according to the invention are suitable for producing electronic components by means of vacuum processing. Table 1 a onset DSC b Difference between melting point and vaporization temperature
  • Table 2 shows an overview of absorption maxima (in nm and eV in the solvent (LM)) of compounds according to the invention.
  • the compounds according to the invention have a particularly strong absorption, i. H . a high optical density at the absorption maximum and/or a high integral over the optical density in the visible spectral range compared to similar compounds outside the range claimed here.
  • the compounds according to the invention not only absorb light but can also be evaporated in vacuo without leaving any residue. Due to very good charge transport properties and good absorption properties, high photo currents can also be generated. Very well-combined tandem/triple/quadruple/or multi-junction cells can thus be produced.
  • Fig. 2 shows a current-voltage curve of an organic electronic component with the compound A8.
  • the organic electronic component is an organic photovoltaic element.
  • the photovoltaic parameters Uoc, Jsc and FF each refer to photovoltaic elements with a 30 nm thick mixed layer made of the respective donor material of these compounds and fullerene C60 as a photoactive layer as a bulk heterojunction (BHJ) formed on glass with the structure:
  • ITO/ C60 (15nm) / Compound A8:C60 (30nm, 3:2, 40°C) / NHT169 (10nm) / NHT169:NDP9 (30nm, 9.1%wt) / NDP9 (Inm) / Au (50nm ) , where the photoactive layer is a bulk heterojunction (BHJ).
  • ITO is indium tin oxide
  • NDP9 is a commercial p-dopant from Novaled GmbH
  • NHT169 is a commercial hole conductor from Novaled GmbH.
  • the fill factor FF is 65.7%
  • the open circuit voltage Uoc is 0.91 V
  • the short circuit current Jsc is 13.3 mA/cm2.
  • the cell efficiency of the photovoltaic element with compound A8 is 8.0%.
  • the organic electronic component is an organic photovoltaic element.
  • the structure of the photovoltaic element corresponds to that in Fig. 2:
  • ITO/ C60 (15nm) / Compound A25:C60 (30nm, 3:2, 40°C) / NHT049 (10nm) / NHT049:NDP9 (30nm, 9.1%wt) / NDP9 (Inm) / Au (50nm ) , where the photoactive layer is a bulk heterojunction (BHJ).
  • ITO is indium tin oxide
  • NDP9 is a commercial p-dopant from Novaled GmbH
  • NHT049 is a commercial hole conductor from Novaled GmbH.
  • the fill factor FF is 73.4%
  • the open-circuit voltage Uoc is 0.98 V
  • the short-circuit current Jsc is 11.6 mA/cm2.
  • the cell efficiency of the photovoltaic element with compound A25 is 8.3%.
  • the organic electronic components are organic photovoltaic elements.
  • the structure of the photovoltaic elements corresponds to the structure of the photovoltaic element from FIG. 2 and from FIG. 3.
  • FIG. 4 shows parameters of compounds according to the invention and compounds not according to the invention in direct comparison.
  • the photovoltaic parameters refer to photovoltaic elements with a 30 nm thick mixed layer made of the respective donor material of the corresponding compound and fullerene C60 on glass with the structure:
  • ITO/ C60 (15nm) / Compound : C60 (30nm, 3:2, 40°C) / NHT049 or NHT169 (10nm) / NHT049 or NHT169:NDP9 (30nm, 9.1%wt) / NDP9 (Inm) / Au (50nm), where the photoactive layer is a bulk heterojunction BHJ.
  • the non-inventive comparative compounds VI to V5 are as follows:
  • Table 3 shows the optical integral in the visible range (OD integral), as well as Uoc, Jsc, FF and the efficiency.
  • the compounds according to the invention show in particular an increased no-load voltage Uoc of 0.91 V and greater, in particular in a spectral range of
  • the general compound (I) can be synthesized by one of the methods described below. This is intended to serve as an exemplary representation here and can be varied in the order of its individual steps, or modified by other known methods. It is also possible to combine individual reaction steps or to change parts of the synthesis route.
  • Synthesis group 2 Synthesis of Compound A25 and Compound A26
  • Compound 17 can be purified by Tetrahedron, 71(33), 5399-5406; to be synthesized in 2015.
  • Compound 18 according to Chemistry - A European Journal, 21 (5), 2003-2010; to be synthesized in 2015.
  • Connections 23 and 24 can be booked to Eur. pat . appl. , 3187496, 2017 .
  • Compound 34 can be synthesized analogously.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindung der allgemeinen Formel (I), eine Verwendung einer solchen Verbindung in einem organischen elektronischen Bauelement, sowie ein organisches elektronisches Bauelement mit einer solchen Verbindung.

Description

Verbindung und deren Verwendung in organischen elektronischen
Bauelementen
Die Erfindung betrifft eine Verbindung der allgemeinen Formel ( I ) , eine Verwendung einer solchen Verbindung in einem organischen elektronischen Bauelement , sowie ein organisches elektronisches Bauelement mit einer solchen Verbindung .
Elektronische Bauelemente aus organischen Materialien sind für die Anwendung als LEDs (OLED) und organischen photovoltaischen Elementen ( OPV) , also organischen Solarzellen, bekannt . Die verwendeten organischen Materialien erfüllen in diesen organischen elektronischen Bauelementen unterschiedliche Funktionen, insbesondere einen Ladungstransport , eine Lichtemission oder Lichtabsorption . Organische Materialien in optoelektronischen Bauelementen können dabei Polymere oder kleine Moleküle sein und in Lösung oder Emulsion durch nasschemische Prozesse wie Coaten oder Drucken oder im Vakuum durch Sublimation zu dünnen Schichten verarbeitet werden . Organisch elektronische Bauelemente sind beispielsweise Displays , Datenspeicher oder Transistoren, aber auch organische optoelektronische Bauelemente , insbesondere Solarzellen oder Photodetektoren .
Solarzellen oder Photodetektoren weisen eine photoaktive Schicht auf , in der bei Einfall von elektromagnetischer Strahlung gebundene Elektronen-Loch-Paare ( Exzitonen) als Ladungsträger erzeugt werden . Die Exzitonen gelangen durch Diffusion an eine Grenzfläche , an der Elektronen und Löcher voneinander getrennt werden . Das Material , welches die Elektronen aufnimmt , wird als Akzeptor , und das Material , welches die Löcher aufnimmt , wird als Donor bezeichnet . Weitere organische elektronische Bauelemente sind Licht-emittierende Bauelemente , die Licht aussenden, wenn sie von Strom durchflossen werden . Organische elektronische Bauelemente umfassen mindestens zwei Elektroden, wobei eine Elektrode auf einem Substrat aufgebracht ist und die andere als Gegenelektrode fungiert . Zwischen den Elektroden befindet sich mindestens eine photoaktive Schicht , vorzugsweise eine organische photoaktive Schicht . Weitere Schichten, beispielsweise Transportschichten, können zwischen den Elektroden angeordnet sein . Es werden nach wie vor organische halbleitende Materialien gesucht , die bei Verwendung in organischen elektronischen Bauelementen zu einer Verbesserung der Eigenschaften der Bauelemente führen . Das Absorptionsspektrum von bekannten Absorbern deckt den blauen Spektralbereich nicht vollständig ab . Zur Erhöhung des Absorptionsbereichs und damit zur Steigerung der Effizienz von Solarzellen werden deshalb Absorber benötigt , die im Spektralbereich zwischen 400 nm und 600 nm, insbesondere zwischen 480 und 580 nm, stark absorbieren und eine Spannung im Bereich von 1 V aufweisen . Dies ist insbesondere für die Verwendung in Tandem- und Triplet- Zellen vorteilhaft .
Aus dem Stand der Technik sind organische Verbindungen für elektrische Bauelemente bekannt . US20190043926A1 offenbart organische Verbindungen für photoelektrische Wandlerelemente zum Umwandeln von Strom in Strahlung . Derartige Verbindungen sind beim Verdampfen im Vakuum nicht stabil , und können deshalb nur aus Flüssigkeit prozessiert werden .
Nachteilig aus dem Stand der Technik ist insbesondere , dass die Spannung vieler Absorbermaterialien in einem Absorptionsbereich zu gering ist , insbesondere im Bereich von weit unter 1 , 0 V, insbesondere im Bereich von 0 , 9 V bis 0 , 95 V liegt . Bei Mehrfachzellen ist allerdings die Zelle mit der geringsten Spannung der limitierende Faktor für das gesamte elektrische Bauelement .
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen .
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch die Bereitstellung einer Verbindung der allgemeinen Formel I
Al-M- ( TI ) a- ( T2 ) b- ( T3 ) C-A2 ( I ) mit den Parametern a, b , c j eweils unabhängig voneinander 0 , 1 oder 2 , mit der Maßgabe , dass mindestens einer der Parameter a , b, c = 1 oder 2 ist , mit der Gruppe M ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus : Formel 1 Formel 2
Figure imgf000004_0001
wobei * die Anknüpfung an die Gruppen TI, T2, T3, Al und A2 bezeichnet, wobei H-Atome der Formeln 1 bis 4 durch Alkyl, O-Alkyl, S-Alkyl, oder Halogen substituiert sein können; mit den Gruppen TI, T2 und T3 unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
Formel 1 Formel 2
Figure imgf000004_0002
wobei H-Atome der Formeln 1 bis 4 durch Alkyl, O-Alkyl, S-Alkyl, oder
Halogen substituiert sein können,
Formel 5 Formel 6
Figure imgf000004_0003
Formel 7 Formel 8
Figure imgf000005_0001
mit RI bis R4 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt aus der
Gruppe bestehend aus H, Alkyl, Alkenyl, Aryl und Heteroaryl;
Formel 9 Formel 10
Figure imgf000005_0002
Formel 15 Formel 16
Figure imgf000005_0003
Formel 17 Formel 18
Figure imgf000006_0001
mit Xi bis Xie unabhängig voneinander ausgewählt aus N oder CRe, mit der Maßgabe, dass in den Formeln 7, 12 und 14 jeweils eine Gruppe aus Xe bis Xg die Anknüpfung * an eine weitere Gruppe in der Verbindung der allgemeinen Formel I bezeichnet, mit Q ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 0, S, und NR?, mit i bis Wg jeweils unabhängig voneinander ausgewählt aus N und CRg, wobei Re, R? und Ra jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, CN, Alkyl, Alkenyl, O-Alkyl, S-Alkyl, Aryl, und Heteroaryl, wobei H-Atome von Alkyl, Alkenyl, O-Alkyl, S- Alkyl, Aryl, und Heteroaryl substituiert sein können; wobei die elektronenziehenden Gruppen Al und A2 unabhängig voneinander elektronenziehende Gruppen mit zumindest einer C=C- Doppelbindung sind, und wobei * die Anknüpfung an eine weitere Gruppe M, TI, T2, T3, und A2 in der Verbindung der allgemeinen Formel I bezeichnet .
Das konjugierte n-Elektronensystem des Donorbereichs (M- (TI ) a- (T2 ) b- (T3)c) der Verbindungen der allgemeinen Formel I kann über den Donorblock M mit den elektronenziehenden Gruppen Al und A2 hinaus erweitert werden, indem zumindest ein weiterer Donorblock TI, T2 und/oder T3 eingebaut wird. Erfindungsgemäß ist insbesondere der Baustein mit einem anellierten Furan-Thiophen, Thiophen-Furan, Furan- Furan, und/oder Thiophen-Thiophen Baustein:
Formel 1 Formel 2
Figure imgf000006_0002
Formel 3 Formel 4
Figure imgf000007_0001
Wichtig, insbesondere zur Erhöhung der Aromatiziät der Verbindungen . Der Baustein führt insbesondere zu einer Absenkung des HOMO innerhalb der Verbindung , wodurch die Verbindung in einem elektronischen Bauelement mehr Spannung liefert . Aufgrund des strukturellen Merkmales der Gruppe M weisen die vorliegenden Verbindungen eine besonders hohe optische Dichte , bevorzugt im sichtbaren Spektralbereich auf , insbesondere eine hohes Integral über die optische Dichte im Absorptionsspektrum im Vergleich zu nicht erfindungsgemäßen Verbindungen, die das oben beschriebene Strukturelement nicht aufweisen . Unter „Integral" wird dabei der Flächeninhalt unterhalb einer Kurve im Absorptionsspektrum verstanden, das ein wichtiges Merkmal für die Eignung des Materials als photosensitives Material ist .
Unter einem Heteroatom werden gemäß der vorliegenden Erfindung insbesondere O, S , oder N verstanden .
Unter substituiert bzw . einem Substituenten wird im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere der Austausch eines oder mehrerer H-Atome gegen eine andere Gruppe oder ein anderes Atom verstanden . Ein Substituent ist insbesondere ein Halogen oder ein Pseudohalogen, bevorzugt F, CI oder CN, eine Alkyl-Gruppe , eine Alkenyl-Gruppe oder eine Aryl-Gruppe .
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist b=0 .
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind TI und T3 j eweils unabhängig voneinander ausgewählt aus den Formeln 1 bis 4 .
Die erfindungsgemäßen chemischen Verbindungen der allgemeinen Formel I weisen Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik auf . Vorteilhafterweise können verbesserte Absorber für organische elektronische Bauelemente , insbesondere photovoltaische Elemente , bereitgestellt werden . Vorteilhafterweise werden Absorbermaterialien für den roten und nah-infraroten Spektralbereich mit einer hohen Absorptionsstärke bereitgestellt . Vorteilhafterweise weisen die Absorber eine erhöhte Photospannung auf im Vergleich zu anderen ADA Absorbern ohne einen anellierten Furan-Thiophen, Thiophen-Furan, Furan-Furan, und/oder Thiophen-Thiophen Baustein ( Formel 1 bis 4 ) . Vorteilhafterweise ist der Leerlauf Spannung Uoc elektronischer Bauelement mit einer erfindungsgemäßen Verbindung erhöht . Vorteilhafterweise absorbieren die erfindungsgemäßen Verbindungen im Spektralbereich zwischen 400 nm und 600 nm, insbesondere zwischen 480 und 580 nm, besonders stark und liefern eine Spannung in einem elektronischen Bauelement im Bereich von 1 V . Vorteilhafterweise kann die Effizienz von photovoltaischen Elementen erhöht werden .
Vorteilhafterweise sind die erfindungsgemäßen Verbindungen weitgehend rückstandsfrei im Vakuum verdampfbar , und sind damit für eine Vakuumprozessierung zur Herstellung von photovoltaischen Elementen geeignet . Dies ist insbesondere vorteilhaft bei Mehrfachzellen, bevorzugt Tandem- oder Triplett-Zellen, oder Mischschichten, da die kleinste Spannung der Schicht limitierend für die Gesamtspannung der Zelle ist .
Die erfindungsgemäßen Verbindungen sind insbesondere sogenannte „kleine Moleküle" , wobei darunter nicht-polymere oligomere organische Moleküle mit einer molaren Masse zwischen 100 bis 2000 g/mol verstanden werden .
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass TI unabhängig voneinander ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus :
Formel 5 Formel 6
Figure imgf000008_0001
Formel 7 Formel 8
Figure imgf000009_0001
wobei bevorzugt Xi und Xg und/oder X3 und X4 CRe sind, bevorzugt ist Re ausgewählt aus H und Alkyl ; und/oder wobei bevorzugt X5 CRe ist mit Re H oder Alkyl , und/oder wobei bevorzugt Xe bis Xg CRe sind; und/oder wobei bevorzugt Ri bis R3 unabhängig voneinander H, Alkyl oder Aryl sind; und/oder wobei bevorzugt R4 H oder Alkyl ist .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Xi bis Xie CRe .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist TI ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
Formel 5a Formel 6a
Figure imgf000009_0002
wobei Rg und Rio j eweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H , Halogen, bevorzugt F und Cl , CN, Alkyl , Alkenyl , O-Alkyl , S-Alkyl , Aryl , Heteroaryl , bevorzugt sind Rg und Rio unabhängig voneinander H oder Alkyl , wobei Rn und Rn j eweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H , Halogen, bevorzugt F und Cl , CN, Alkyl , Alkenyl, O-Alkyl, S-Alkyl, Aryl, Heteroaryl, bevorzugt sind Rn und R12 H.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass T2 und T3 ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:
Figure imgf000010_0001
wobei H-Atome der Formeln 1 bis 4 durch Alkyl, O-Alkyl, S-Alkyl, oder Halogen substituiert sein können, bevorzugt sind H-Atome der Formeln 1 bis 4 nicht substituiert,
Formel 9 Formel 10
Figure imgf000010_0002
wobei bevorzugt Re und R? jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Alkyl, und Aryl.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist T3 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
Formel 1 Formel 2
Figure imgf000011_0001
wobei Rg und Rio jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, bevorzugt F und Cl, CN, Alkyl, Alkenyl, O-Alkyl, S-Alkyl, Aryl, Heteroaryl, bevorzugt sind Rg und Rio unabhängig voneinander H oder Alkyl.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Gruppen Al, M, TI, T2, T3 und A2 symmetrisch zueinander ausgebildet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass Al ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:
Figure imgf000012_0001
A2 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus :
Figure imgf000012_0002
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die elektronenziehenden Gruppen Al und A2 unabhängig voneinander ausgewählt aus :
Formel 17 Formel 18 Formel 19
Figure imgf000013_0001
wobei * die Anknüpfung an die Gruppen M, TI, T2 und T3 in der Verbindung der allgemeinen Formel I bezeichnet, mit R22 und R24 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt aus H, CN, und COOR, mit der Maßgabe, dass R22 und R24 nicht beide H sind, mit R23 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H, CN, F, Aryl, Heteroaryl, Alkenyl, Alkinyl, Alkyl, mit V = O oder S; mit Y = O, S oder C(CN)2 ; mit U = O, S oder C(CN)2, mit R27 und R28 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H, CN, F, Aryl, Heteroaryl, Alkenyl, Alkinyl, Alkyl, wobei für jede der Gruppen Al und A2 jeweils für jede C=C- Doppelbindung jeweils unabhängig voneinander sowohl das E-Isomer wie auch das Z-Isomer vorliegen kann.
Für jede C=C-Doppelbindung der Formeln 17, 18 und 19 kann also sowohl das E-Isomer („E" = entgegen; d.h. trans-Konf iguration) wie auch das Z-Isomer („Z" = zusammen; d.h. cis-Konf iguration) vorliegen, wobei diese Isomere durch eine gedachte Drehung um 180° um die C=C- Doppelbindungsachse gebildet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist Al gleich A2.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Parameter a, b, c bevorzugt jeweils unabhängig voneinander 0 oder 1 sind, mit der Maßgabe, dass mindestens einer der Parameter a, b, c gleich 1 ist, bevorzugt sind mindestens zwei der Parameter a, b, c gleich 1; oder der Parameter a gleich 1 oder 2, mit mindestens einem der Parameter b und c gleich 1 oder 2, bevorzugt mit einem der Parameter b oder c gleich 1 oder 2, bevorzugt mit einem der Parameter b oder c gleich 1, insbesondere bevorzugt mit dem Parameter c gleich 1 oder 2.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Parameter a, b, c jeweils unabhängig voneinander 0, 1 oder 2, mit der Maßgabe, dass mindestens zwei der Parameter a, b, c = 1 sind. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Parameter a, b, c jeweils unabhängig voneinander 0 oder 1, mit der Maßgabe, dass mindestens zwei der Parameter a, b, c = 1 sind.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind a, b und c gleich 1.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Formeln 1 bis 4 der Gruppe M nicht weiter anelliert.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gruppe M ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:
Formel 1 Formel 2
Figure imgf000014_0001
' und wobei TI ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
Formel 5a Formel 6a
Figure imgf000014_0002
wobei Rg und Rio jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, bevorzugt F und Cl, CN, Alkyl, Alkenyl, O-Alkyl, S-Alkyl, Aryl, Heteroaryl, bevorzugt sind Rg und Rio unabhängig voneinander H oder Alkyl, wobei Rn und R12 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, bevorzugt F und Cl, CN, Alkyl, Alkenyl, O-Alkyl, S-Alkyl, Aryl, Heteroaryl, bevorzugt sind Rn und R12 H.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindung die allgemeinen Formel II aufweist
Al-M- (TI) a- (T3) C-A2 (II) , wobei bevorzugt a und c gleich 1 sind, a gleich 1 und c gleich 2 sind, oder a gleich 2 und c gleich 1 sind.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:
Figure imgf000015_0001
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000017_0001
Aufgrund der besonders starken Absorption der erfindungsgemäßen Verbindungen werden besonders gut Exzitonen in Schichten elektronischer Bauelemente gebildet , die diese Verbindungen umfassen, was bei organischen photoaktiven Bauelementen, die diese Verbindungen umfassen, zu höheren Füllfaktoren FF, verbesserter Leerlauf Spannung und verbesserter Kurzschlussstromdichte Jsc führt . Bei anderen organischen elektronischen Vorrichtungen sind aufgrund der erhöhten Ladungsträgertransporteigenschaften der erfindungsgemäßen Verbindungen ebenfalls bessere elektronische Werte zu erwarten .
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch gelöst , indem eine Verwendung mindestens einer erfindungsgemäßen Verbindung in einem organischen elektronischen Bauelement , bevorzugt in einem organischen photovoltaischen Element , bereitgestellt wird, insbesondere nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele . Dabei ergeben sich für die Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindung in einem organischen elektronischen Bauelement insbesondere die Vorteile , die bereits in Zusammenhang mit der Verbindung der allgemeinen Formel ( I ) erläutert wurden .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die mindestens eine erfindungsgemäße Verbindung in einer Absorberschicht eines photovoltaischen Elements verwendet .
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch gelöst , indem ein organisches elektronisches Bauelement umfassend eine Elektrode , eine Gegenelektrode und mindestens eine organische photoaktive Schicht zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode bereitgestellt wird, wobei die mindestens eine organische photoaktive Schicht mindestens eine erfindungsgemäße Verbindung aufweist , insbesondere nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele . Dabei ergeben sich für das organische elektronische Bauelement insbesondere die Vorteile , die bereits in Zusammenhang mit der Verbindung der allgemeinen Formel ( I ) und der Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindung in einem organischen elektronischen Bauelement erläutert wurden .
Unter einem organischen elektronischen Bauelement wird insbesondere ein elektronisches Bauelement verstanden, welches organische leitende oder halbleitende Materialien aufweist , insbesondere Transistoren, organische lichtemittierende Bauelemente , organische photoaktive Vorrichtungen, bei denen in einer photoaktiven Schicht mittels Bestrahlung Exzitonen ( Elektron-Loch-Paare ) gebildet werden können, bevorzugt Photodetektoren und photovoltaischen Elementen .
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das organische elektronische Bauelement ein organisches photovoltaisches Element , ein OFET , eine OLED oder ein organischer Photodetektor ist . Unter einem photovoltaischen Element wird insbesondere eine Solarzelle verstanden .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das organische elektronische Bauelement als Tandem- oder Mehrfachzelle ausgebildet , wobei mindestens ein weiteres Absorbermaterial , welches in einem anderen spektralen Bereich des Lichtes absorbiert , in einer weiteren Zelle vorhanden ist . Als Tandemzelle wird dabei insbesondere ein elektronisches Bauelement bezeichnet , das aus einem vertikalen Schichtsystem zweier in Serie verschalteter Zellen besteht . Entsprechend wird als eine Mehrfachzelle insbesondere ein elektronisches Bauelement bezeichnet , das aus einem vertikalen Schichtsystem mehrerer in Serie verschalteter Zellen besteht .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erfindungsgemäße Verbindung der allgemeinen Formel ( I ) ein Absorbermaterial in einer photoaktiven Schicht eines organischen elektronischen Bauelements . In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erfindungsgemäße Verbindung ein Donor in einem Donor-Akzeptor-Heteroübergang, bevorzugt eingesetzt mit einem Akzeptor ausgewählt aus der Gruppe der ulleren (C60 , C70 ) bzw . Fullerenderivate , Subphthalocyanine , Rylene , Fluorene , Carbazole , Benzothiadiazole , Diketopyrrolopyrrole und Vinazene .
Die photoaktive Schicht kann eine lichtemittierende Schicht sein, die bei Anlegen einer Spannung an die Elektrode und Gegenelektrode durch Rekombination der Löcher (positiven Ladungen ) und Elektronen ( negative Ladung ) Strahlung , z . B . Licht emittiert . Die photoaktive Schicht kann eine lichtabsorbierende Schicht sein, wobei bei Bestrahlung mit einer Strahlung, z . B . sichtbares Licht , UV-Strahlung oder IR-Strahlung, Exzitonen ( Elektron-Loch-Paare ) gebildet werden . Bei organischen photoaktiven Schichten können insbesondere sogenannte flache Heteroübergänge gebildet werden, bei denen eine flache p- leitende Schicht benachbart zu einer flachen n-leitenden Schicht vorhanden ist und die durch Bestrahlung entweder in der p-leitenden oder n-leitenden Schicht gebildeten Exzitonen an der Grenzfläche zwischen beiden Schichten in Löcher und Elektronen getrennt werden können . Weiterhin kann die photoaktive Schicht auch einen sogenannten Volumenheteroübergang umfassen, bei dem p-leitende und n-leitende Materialien in Form eines interpenetrierenden Netzwerks ineinander übergehen, wobei auch dort die Trennung der durch Bestrahlung gebildeten Exzitonen an den Grenzflächen zwischen p-leitenden und n- leitenden Materialien stattfindet . Exzitonen sind elektrisch neutrale Anregungs zustände , die Elektronen-Loch-Paare , die dann in einem weiteren Schritt an einem p-n-Übergang in Elektronen und Löchern getrennt werden . Damit erfolgt die Separation in freie Ladungsträger, die zum elektrischen Stromfluss beitragen . Limitierend ist dabei die Größe der Bandlücke des Halbleiters , entsprechend können nur Photonen absorbiert werden, die eine Energie aufweisen, welche größer als seine Bandlücke ist . Durch das Licht werden immer erst Exzitonen erzeugt , keine freien Ladungsträger, entsprechend ist die rekombinationsarme Diffusion eine für die Höhe des Photostroms wichtige Komponente . Die Exzitonendif fusionslänge muss dabei die typische Eindringtiefe des Lichtes überschreiten, damit ein möglichst großer Teil des Lichtes elektrisch nutzbar ist . Die Exzitonen gelangen durch Diffusion an eine Grenzfläche , wo Elektronen und Löcher voneinander getrennt werden . Das Material , welches die Elektronen aufnimmt , wird als Akzeptor und das Material , welches die Löcher aufnimmt , wird als Donor oder Donator bezeichnet .
Ein bereits literaturbekannter Aufbau eines gängigen organischen photovoltaischen Elements besteht in einer pin- oder nip-Dioden [Martin Pfeiffer, „Controlled doping of organic vacuum deposited dye layers : basics and applications" , PhD thesis TU-Dresden, 1999 und W02011/ 161108A1 ] : eine pin Solarzelle besteht dabei aus einem Träger/Substrat mit daran anschließendem meist transparentem Grundkontakt , p-Schicht ( en ) , i-Schicht ( en) , n-Schicht ( en) und einem Deckkontakt . Eine nip-Zelle besteht aus einem Träger/Substrat mit daran anschließendem meist transparentem Grundkontakt , n-Schicht ( en ) , i-Schicht ( en ) , p-Schicht ( en) und einem Deckkontakt . Dabei bedeutet n bzw . p-Dotierung , die zu einer Erhöhung der Dichte freier Elektronen bzw . Löcher im thermischen Gleichgewichts zustand führt . Damit sind solche Schichten primär als Transportschichten zu verstehen . Die Bezeichnung i-Schicht kennzeichnet eine undotierte oder intrinsiche Schicht . Eine oder mehrere i-Schichten können dabei aus einem Material (planar Heteroj unctions ) als auch aus einer Mischung zweier oder mehrerer Materialien bestehen (bulk hetero unctions ) , die ein interpenetrierendes Netzwerk aufweisen .
W02011161108A1 offenbart ein photoaktives Bauelement mit einer Elektrode und einer Gegenelektrode , wobei zwischen den Elektroden zumindest ein organisches Schichtsystem angeordnet ist , weiterhin mit mindestens zwei photoaktiven Schichtsystemen und zwischen den photoaktiven Schichtsystemen zumindest zwei verschiedene Transportschichtsysteme des gleichen Ladungsträgertyps . Die Herstellung derartiger organischer elektronischer Bauelemente , insbesondere organischer photovoltaischer Elemente , ist dem Fachmann hinreichend bekannt , insbesondere aus der genannten Literatur .
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert . Dabei zeigen : Fig . 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines organischen elektronischen Bauelements im Querschnitt ;
Fig . 2 eine Strom-Spannungs kurve eines organischen elektronischen Bauelementes mit der Verbindung A8 ;
Fig . 3 eine Strom- Spannungskurve eines organischen elektronischen Bauelementes mit der Verbindung A25 ; und
Fig . 4 in einer Übersicht die Parameter Füllfaktor FF, Leerlauf Spannung Uoc , und Kurzschlussstrom Jsc organischer elektronischer Bauelemente mit erfindungsgemäßen Verbindungen und nicht-erfindungsgemäßen Verbindungen im direkten Vergleich .
Aus f ührungsbei spi eie
Fig . 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines organischen elektronischen Bauelements im Querschnitt .
Das erfindungsgemäße organische elektronische Bauelement weist ein Schichtsystem 7 auf , wobei zumindest eine Schicht des Schichtsystems 7 eine erfindungsgemäße Verbindung der allgemeinen Formel I aufweist .
Das organische elektronische Bauelement umfasst eine erste Elektrode 2 , eine zweite Elektrode 6 und ein Schichtsystem 7 , wobei das Schichtsystem 7 zwischen der ersten Elektrode 2 und der zweiten Elektrode 6 angeordnet ist . Dabei weist mindestens eine Schicht des Schichtsystems 7 mindestens eine erfindungsgemäße Verbindung der allgemeinen Formel I auf .
Das Schichtsystem 7 weist eine photoaktiven Schicht 4 auf , bevorzugt eine lichtabsorbierende photoaktive Schicht 4 , wobei die photoaktive Schicht 4 die mindestens eine erfindungsgemäße Verbindung aufweist .
In einem Ausführungsbeispiel weist das organische photovoltaische Element ein Substrat 1 auf , z . B . aus Glas , auf dem sich eine Elektrode 2 befindet , die z . B . ITO umfasst . Darauf angeordnet ist das Schichtsystem 7 mit einer elektronentransportierenden Schicht 3 ( ETL ) sowie einer photoaktiven Schicht 4 mit mindestens einer erfindungsgemäßen Verbindung , einem p-leitenden Donor-Material , und einem n-leitenden Akzeptor-Material , z . B . C60 Fulleren, entweder als flacher Heteroübergang (planar heteroj unction ) oder als Volumenheteroübergang (bulk hetero unction) . Darüber angeordnet befindet sich eine p-dotierte Lochtransportschicht 5 ( HTL ) , und eine Elektrode 6 aus Gold oder Aluminium.
Die Herstellung des Schichtsystems , insbesondere einzelner Schichten, des Bauelements kann durch Verdampfen der Verbindungen im Vakuum, mit oder ohne Trägergas oder prozessieren einer Lösung oder Suspension, wie zum Beispiel beim Coaten oder Drucken geschehen . Einzelne Schichten können ebenso durch Sputtern aufgetragen werden . Vorteilhaft ist die Herstellung der Schichten durch Verdampfen im Vakuum, wobei das Trägersubstrat erwärmt sein kann . Die organischen Materialien werden dabei in Form dünner Filme oder kleiner Volumen auf die Folien aufgedruckt , aufgeklebt , gecoated, aufgedampft oder anderweitig angebracht . Für die Herstellung der dünnen Schichten kommen ebenso alle Verfahren in Betracht , die auch für Elektronik auf Glas , keramischen oder halbleitenden Trägern verwendet werden .
Die chemische Verbindung der allgemeinen Formel I weist folgende Struktur auf :
Al-M- ( TI ) a- ( T2 ) b- ( T3 ) C-A2 ( I ) mit den Parametern a, b , c j eweils unabhängig voneinander 0 , 1 oder 2 , mit der Maßgabe , dass mindestens einer der Parameter a , b, c = 1 oder 2 ist , mit der Gruppe M ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus :
Formel 1 Formel 2
Figure imgf000022_0001
wobei * die Anknüpfung an die Gruppen TI, T2, T3, Al und A2 bezeichnet, wobei H-Atome der Formeln 1 bis 4 durch Alkyl, O-Alkyl, S-Alkyl, oder Halogen substituiert sein können; mit den Gruppen TI, T2 und T3 unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
Formel 1 Formel 2
Figure imgf000023_0001
wobei H-Atome der Formeln 1 bis 4 durch Alkyl, O-Alkyl, S-Alkyl, oder Halogen substituiert sein können,
Formel 5 Formel 6
Figure imgf000023_0002
mit RI bis R4 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt aus der
Gruppe bestehend aus H, Alkyl, Alkenyl, Aryl und Heteroaryl;
Formel 9 Formel 10
Figure imgf000023_0003
Formel 11 Formel 12
Figure imgf000024_0001
Figure imgf000024_0002
Formel 18
Figure imgf000024_0003
Figure imgf000024_0004
mit Xi bis Xie unabhängig voneinander ausgewählt aus N oder CRe, mit der Maßgabe, dass in den Formeln 7, 12 und 14 jeweils eine Gruppe aus Xe bis Xg die Anknüpfung * an eine weitere Gruppe in der Verbindung der allgemeinen Formel I bezeichnet, mit Q ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, S, und NR?, mit i bis Wg jeweils unabhängig voneinander ausgewählt aus N und CRg, wobei Re, R? und Ra jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, CN, Alkyl, Alkenyl, O-Alkyl, S-Alkyl, Aryl, und Heteroaryl; wobei die elektronenziehenden Gruppen Al und A2 unabhängig voneinander elektronenziehende Gruppen mit zumindest einer C=C- Doppelbindung sind, und wobei * die Anknüpfung an eine weitere Gruppe M, TI, T2, T3, und A2 in der Verbindung der allgemeinen Formel I bezeichnet .
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist TI unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Formel 5 Formel 6
Figure imgf000025_0001
wobei bevorzugt Xi und Xg und/oder X3 und X4 CRe sind, bevorzugt ist Re ausgewählt aus H und Alkyl ; und/oder wobei bevorzugt X5 CRe ist mit Re H oder Alkyl , und/oder wobei bevorzugt Xe bis Xg CRe sind; und/oder wobei bevorzugt Ri bis R3 unabhängig voneinander H, Alkyl oder Aryl sind; und/oder wobei bevorzugt R4 H oder Alkyl ist .
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind T2 und T3 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus :
Formel 1 Formel 2
Figure imgf000025_0002
wobei H-Atome der Formeln 1 bis 4 durch Alkyl , O-Alkyl , S-Alkyl , oder Halogen substituiert sein können, bevorzugt sind H-Atome der Formeln 1 bis 4 nicht substituiert ,
Formel 9 Formel 10
Figure imgf000026_0001
wobei bevorzugt Re und R? j eweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Alkyl , und Aryl .
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist Al ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus :
Figure imgf000026_0002
und ist A2 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus :
Figure imgf000027_0001
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Parameter a, b , c bevorzugt j eweils unabhängig voneinander 0 oder 1 , mit der Maßgabe , dass mindestens einer der Parameter a , b, c gleich 1 ist , bevorzugt sind mindestens zwei der Parameter a, b , c gleich 1 ; oder ist der Parameter a gleich 1 oder 2 , mit mindestens einem der Parameter b und c gleich 1 oder 2 , bevorzugt mit einem der Parameter b oder c gleich 1 oder 2 , bevorzugt mit einem der Parameter b oder c gleich 1 , insbesondere bevorzugt mit dem Parameter c gleich 1 oder 2 .
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Gruppe M ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus :
Formel 1 Formel 2
Figure imgf000027_0002
wobei TI ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
Formel 5a Formel 6a
Figure imgf000028_0001
wobei Rg und Rio jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, bevorzugt F und Cl, CN, Alkyl, Alkenyl, O-Alkyl, S-Alkyl, Aryl, Heteroaryl, bevorzugt sind Rg und Rio unabhängig voneinander H oder Alkyl, wobei Rn und Rn jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, bevorzugt F und Cl, CN, Alkyl, Alkenyl, O-Alkyl, S-Alkyl, Aryl, Heteroaryl, bevorzugt sind Rn und Rn H.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Verbindung die allgemeinen Formel II auf
Al-M- (TI) a- (T3) C-A2 (II) , wobei bevorzugt a und c gleich 1 sind, a gleich 1 und c gleich 2 sind, oder a gleich 2 und c gleich 1 sind.
In Tabelle 1 ist eine Übersicht über die thermischen Eigenschaften erfindungsgemäßer Verbindungen dargestellt (Schmelzpunkte und thermisches Budget) . Die thermischen Eigenschaften zeigen, dass erfindungsgemäße Verbindungen zur Herstellung elektronischer Bauelemente mittels Prozessierung im Vakuum geeignet sind. Tabelle 1
Figure imgf000029_0001
a onset DSC b Differenz zwi schen Schmelzpunkt und Verdampfungstemperatur
Tabelle 2 zeigt in einer Übersicht Absorptionsmaxima ( in nm und eV im Lösungsmittel ( LM) ) erfindungsgemäßer Verbindungen .
Tabelle 2
Figure imgf000029_0002
Figure imgf000030_0001
onset DSC ( dynamis che Di fferenzkalorimetrie ; Beginn des
Schmel zbereiches ; Extrapolierte Anf angstemperatur ( Schnittpunkt
Wendetangente-Bas i s linie ) b in Dichlormethan wenn nicht anders vermerkt
Überraschenderweise wurde gefunden, dass die erfindungsgemäßen Verbindungen eine besonders starke Absorption aufweisen, d . h . eine hohe optische Dichte am Absorptionsmaximum und/oder ein hohes Integral über die optische Dichte im sichtbaren Spektralbereich im Vergleich zu ähnlichen Verbindungen außerhalb des hier beanspruchten Bereichs .
Es konnte darüber hinaus gezeigt werden, dass die erfindungsgemäßen Verbindungen nicht nur Licht absorbieren sondern auch rückstandsfrei im Vakuum verdampft werden können . Durch sehr gute Ladungstransporteigenschaften und gute Absorptionseigenschaften können hohe Photoströme mit erzeugt werden . Damit können sehr gut kombinierte Tandem-/ Tripel-/ Quadrupel-/ oder Multi j unction-Zellen hergestellt werden .
Fig . 2 zeigt eine Strom- Spannungskurve eines organischen elektronischen Bauelementes mit der Verbindung A8 . Das organische elektronische Bauelement ist in diesem Ausführungsbeispiel ein organisches photovoltaisches Element . Die photovoltaischen Parameter Uoc, Jsc und FF beziehen sich jeweils auf photovoltaische Elemente mit 30 nm dicker Mischschicht aus dem jeweiligen Donormaterial dieser Verbindungen und Fulleren C60 als photoaktiver Schicht als bulk-Hetero junction (BHJ) ausgebildet auf Glas mit dem Aufbau:
ITO/ C60 (15 nm) / Verbindung A8:C60 (30nm, 3:2, 40°C) / NHT169 (10nm) / NHT169:NDP9 (30nm, 9,l%wt) / NDP9 (Inm) / Au (50nm) , wobei die photoaktive Schicht ein Volumenheteroübergang (bulk heterojunction BHJ) ist. Dabei ist ITO Indiumzinnoxid, NDP9 ein kommerzieller p- Dotand der Novaled GmbH, und NHT169 ein kommerzieller Lochleiter der Novaled GmbH. Die Parameter der Zelle wurden gemessen unter AMI .5 Beleuchtung (Am = Air Mass; bei diesem Spektrum beträgt die globale Strahlungsleistung 1000 W/m2; AM = 1,5 als Standardwert für die Vermessung von Solarmodulen) .
In dem organischen photovoltaischen Element mit der Verbindung A8 beträgt der Füllfaktor FF 65,7 %, die Leerlauf Spannung Uoc 0, 91 V und der Kurzschlussstrom Jsc 13,3 mA/ cm2. Der Zellwirkungsgrad des photovoltaischen Elements mit Verbindung A8 beträgt 8,0%.
Fig. 3 zeigt eine Strom- Spannungskurve eines organischen elektronischen Bauelementes mit der Verbindung A25. Das organische elektronische Bauelement ist in diesem Ausführungsbeispiel ein organisches photovoltaisches Element.
Der Aufbau des photovoltaischen Elements entspricht dem aus Fig. 2:
ITO/ C60 (15 nm) / Verbindung A25:C60 (30nm, 3:2, 40°C) / NHT049 (10nm) / NHT049:NDP9 (30nm, 9,l%wt) / NDP9 (Inm) / Au (50nm) , wobei die photoaktive Schicht ein Volumenheteroübergang (bulk heterojunction BHJ) ist. Dabei ist ITO Indiumzinnoxid, NDP9 ein kommerzieller p- Dotand der Novaled GmbH, und NHT049 ein kommerzieller Lochleiter der Novaled GmbH. Die Parameter der Zelle wurden gemessen unter AMI .5 Beleuchtung (Am = Air Mass; bei diesem Spektrum beträgt die globale Strahlungsleistung 1000 W/m2; AM = 1,5 als Standardwert für die Vermessung von Solarmodulen) . In dem photovoltaischen Element mit der Verbindung A25 beträgt der Füllfaktor FF 73,4 %, die Leerlauf Spannung Uoc 0, 98 V und der Kurzschlussstrom Jsc 11, 6 mA/ cm2. Der Zellwirkungsgrad des photovoltaischen Elements mit Verbindung A25 beträgt 8,3%.
Fig. 4 zeigt in einer Übersicht die Parameter Füllfaktor FF, Leerlauf Spannung Voc, und Kurzschlussstrom Jsc organischer elektronischer Bauelemente mit erfindungsgemäßen Verbindungen und nicht-erfindungsgemäßen Verbindungen im direkten Vergleich. Die organischen elektronischen Bauelemente sind in diesem Ausführungsbeispiel organische photovoltaische Elemente.
Der Aufbau der photovoltaischen Elemente entspricht dem Aufbau des photovoltaischen Elements aus Fig. 2 und aus Fig. 3. Fig.4 zeigt Parameter erfindungsgemäßer Verbindungen und nicht-erfindungsgemäßer Verbindungen im direkten Vergleich. Die photovoltaischen Parameter beziehen sich jeweils auf photovoltaische Elemente mit 30 nm dicker Mischschicht aus dem jeweiligen Donormaterial der entsprechenden Verbindung und Fulleren C60 auf Glas mit dem Aufbau:
ITO/ C60 (15 nm) / Verbindung : C60 (30nm, 3:2, 40°C) / NHT049 oder NHT169 (10nm) / NHT049 oder NHT169:NDP9 (30nm, 9,l%wt) / NDP9 (Inm) / Au (50nm) , wobei die photoaktive Schicht ein Volumenheteroübergang (bulk heterojunction BHJ) ist.
Die nicht-erfindungsgemäßen Vergleichsverbindungen VI bis V5 sind folgende :
Figure imgf000032_0001
V2
Figure imgf000033_0001
Die Parameter organischer elektronischer Bauelemente Parameter mit erfindungsgemäßen Verbindungen und nicht-erfindungsgemäßen Verbindungen sind in Tabelle 3 ( Fig . 4 ) zusammengefasst . Tabelle 3 zeigt das optische Integral im sichtbaren Bereich (OD-Integral ) , sowie Uoc, Jsc, FF und die Effizienz . Die erfindungsgemäßen Verbindungen zeigen im Vergleich zu den nicht-erfindungsgemäßen Verbindungen (VI bis V5 ) insbesondere eine erhöhte Leerlauf Spannung Uoc von 0 , 91 V und größer, insbesondere in einem Spektralbereich von
400 nm bis 600 nm.
Im Folgenden sind exemplarisch Synthesen konkreter Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Verbindungen dargestellt .
Die Synthese der allgemeinen Verbindung ( I ) kann nach einer der im Folgenden beschriebenen Methoden erfolgen . Diese soll hier als beispielhafte Darstellung dienen und kann in der Reihenfolge ihrer einzelnen Schritte variiert , oder durch andere bekannte Methoden abgewandelt werden . Auch die Zusammenfassung einzelner Reaktionsschritte oder die Veränderung von Teilen der Syntheseroute ist möglich . Synthese Gruppe 1:
Figure imgf000034_0001
Synthese von Verbindung A8 und Verbindung A9
Synthese of 2 , 2 ' - { ( l-ethyl-lH-pyrrole-2 , 5-diyl ) bis [ ( thieno [ 3 , 2- b] f uran-2 , 5-diyl ) methanylylidene] } dipropanedinitrile (A8) und 2,2'- { ( 1 -phenyl -IH-pyrrole- 2 , 5-diyl )bis[ (thieno[3,2-b] furan- 2 , 5-diyl ) methanylylidene] } dipropanedinitrile (A9)
Figure imgf000035_0001
Verbindungen 6 und 7 könnten synthetisiert werden wie beschrieben bei Fitzner, Roland; Gerdes, Olga; Hildebrandt, Dirk; D' Souza, Daniel; Mattersteig, Gunter; Weiss, Andre From Eur . Pat . Appl . (2017) , EP3188270A1.
Synthese von 3- ( 2 , 2-diethoxyethoxy) thiophene (1)
3,28 g (15 mmol) von 3-Iodthiophen, 4,11 g (30 mmol) von 2,2- Diethoxyethanol und 601 mg (3 mmol) von 1 , 10-Phenanthrolin Monohydrat wurden in 7,5 ml Toluol gelöst. 286 mg (1,5 mmol) von Kupfer ( I ) -iodid und 9,77 g (30 mmol) von Cäsiumcarbonat wurden dazu gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde für 64 h zum Sieden erhitzt. Nachdem das Gemisch abgekühlt war, wurde es mit Diethylether versetzt und durch Silikagel filtriert. Das Filtrat wurde eingeengt und das Rohprodukt wurde chromatographiert am Silikagel in Diethylether : Petrolether 1:9 (Rf 0,43) . Dabei wurde 2,31 g (71% Ausbeute) von 3- (2,2- Diethoxyethoxy) thiophene 1 isoliert. GC-MS(EI) m/z : 216 (20%) , 171 (20%) , 125 (60%) , 103 (100%) . 1H-NMR in CDC13, ppm: 7,16 (dd, 1H) , 6,78 (dd, 1H) , 6,26 (dd, 1H) , 4,82 (t, 1H) , 3,99 (d, 2H) , 3,75 (m, 2H) , 3, 62 (m, 2H) , 1,25 (t, 6H) .
Synthese von thieno [ 3 , 2-b] furan (2)
2,31 g (10,7 mmol) von 3- ( 2 , 2-diethoxyethoxy ) thiophene 1 wurden in 54 ml THF gelöst und 2,4 g von Amberlyst 15 wurden zugegeben. Das Gemisch wurde für 10 h zum Sieden erhitzt. Nachdem das Gemisch abgekühlt war, wurde es abdekantiert. Im Rückstand gebliebene Amberlyst® 15 wurde in heißem THF ausgerührt und anschließend wieder abdekantiert. Die vereinten organischen Phasen wurden mit Petrolether verdünnt, mit ges. NaCl-Lösung gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Nachdem die Lösungsmittel am Rotationsverdampfer entfernt worden sind, wurde das Rückstand per Säulenchromatographie am Silikagel in Petrolether gereinigt. Dabei wurde 448 mg (34 % Ausbeute) von Thieno [3, 2-b] furan 2 isoliert. GC-MS(EI) m/ z : 124 (100%) . 1H-NMR in d6-Aceton, ppm: 7,74 (dd, 1H) , 7,41 (dd, 1H) , 7,15 (dd, 1H) , 6, 90 (dd, 1H) .
Synthese von thieno [ 3 , 2-b] furan-5-carbaldehyde (3)
10,1 g (81,1 mmol) von thieno [ 3 , 2-b] furan 2 wurden in 143 ml trock. THF gelöst und die Lösung auf -78°C abgekühlt. 32,4 ml (81,1 mmol) von 2 , 5-M-nBuLi wurden langsam dazu gegeben und das Gemisch wurde für 2 h bei -78°C gerührt. 9,27 g (81,1 mmol) von N-Formylpiperidin wurde zum Reaktionsgemisch zugegeben und das Reaktionsgemisch wurde über Nacht auf Raumtemperatur erwärmt. Das Reaktionsgemisch wurde mit ges. NaHCO3 Lösung versetzt und mit Dichlormethan extrahiert. Organische Phase wurde mit Wasser und ges. NaCl-Lösung gewaschen, und über Natriumsulfat getrocknet. Rohprodukt wurde mittels Säulenchromatographie am Silikagel in Petrolether : Dichlormethan 1:3 gereinigt. Dabei wurde 7,8 g (63 % Ausbeute) von Thieno [3, 2-b] furan- 5-carbaldehyde 3 isoliert. GC-MS(EI) m/ z : 152 (100 %) , 123 (20 %) . 1H-NMR in d6-Aceton, ppm: 9, 95 (s, 1H) , 8,06 (dd, 1H) , 8,04 (dd, 1H) , 7,09 (dd, 1H) .
Synthese von 2-bromothieno [3, 2-b] furan-5-carbaldehyde (4) 1,52 g (10 mmol) von 2-bromothieno [3, 2-b] furan-5-carbaldehyde 4 wurden in 23 ml trock. DMF gelöst. 2,72 g (15 mmol) von N- Bromsuccinimid wurden in kleinen Portionen zugegeben und das Reaktionsgemisch wurde 1 h bei Raumtemperatur gerührt. Anschließend, wurde das Gemisch auf Eis gegeben und ausgefallener Niederschlag abfiltriert. Rohprodukt wurde aus Ethanol umkristallisiert. Dabei wurde 1,74 g (75% Ausbeute) von 2-bromothieno [3, 2-b] furan-5- carbaldehyde 4 isoliert. GC-MS(EI) m/z : 231 (100%) . 1H-NMR in d6- Aceton, ppm: 9,97 (s, 1H) , 8,04 (s, 1H) , 7,19 (s, 1H) . Synthese von [ (2-bromothieno [3, 2-b] furan-5- yl) methylidene] propanedinitrile (5 )
690 mg (2,98 mmol) von [ (2-bromothieno [3, 2-b] furan-5- yl) methylidene] propanedinitrile 5 und 394 mg (5, 97 mmol) von Malodinitril wurden in 8 ml Ethanol gelöst und 13, 6 mg (0,15 mmol) ß- Alanin dazu gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde 2 h zum Sieden erhitzt. Nachdem das Gemisch auf Raumtemperatur abgekühlt war, wurde Niederschlag abfiltriert und mit wenig Ethanol gewaschen. Dabei wurde 555 mg (67% Ausbeute) von [ (2-bromothieno [3, 2-b] furan-5- yl) methylidene] propanedinitrile 5. GC-MS(EI) m/z : 279 (55%) . 1H-NMR in d6-Aceton, ppm: 8,46 (s, 1H) , 7,99 (s, 1H) , 7,29 (1H) .
Synthese von 2 , 2 ' - { ( l-ethyl-lH-pyrrole-2 , 5-diyl ) bis [ ( thieno [3 , 2- b] furan-2 , 5-diyl ) methanylylidene] } dipropanedinitrile (A8) und 2,2'- { ( 1 -phenyl -IH-pyrrole- 2 , 5-diyl )bis[ (thieno [3, 2-b] furan-2 , 5-diyl ) methanylylidene ] } dipropanedinitrile (A9) , allgemeine Vorschrift.
1 Äq von Bisstannyl Verbindung 6 oder 7 und 2 Äq von [ (2— bromothieno [3, 2-b] furan-5-yl) methylidene] propanedinitrile 5 wurden in Dioxan gelöst und die Lösung wurde entgast. 0,033 Äq von Bis- (tri- tert . -buthylphosphin) -palladium (0) wurden zugegeben und das Reaktionsgemisch wurde über Nacht auf 60 °C erwärmt. Nachdem das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur abgekühlt war, wurde der ausgefallenen Niederschlag filtriert und mit Methanol gewaschen. Das Rohprodukt wurde aus Chlorbenzol umkristallisiert und anschließend sublimiert .
8: 33% Ausbeute, HPLC Reinheit 98,5 % @528 nm
9: 16% Ausbeute, HPLC-Reinheit 100% @574 nm
Synthese Verbindung A13
Synthese von 2 , 2 ' - { 1H- indole -2 , 6-diylbis [ (thieno [ 3 , 2-b] furan-2 , 5- diyl ) methanylylidene ] } dipropanedinitrile (A13)
Figure imgf000038_0001
Synthese von 6- ( 4 , 4 , 5 , 5 -tetramethyl- 1 , 3 , 2-dioxaborolan-2-yl ) -1H- indole (10)
3,92 g (20 mmol) von 6-Bromindol wurden in 140 ml Dioxan gelöst. 5,59 g (22 mmol) von Bis- (pinakolato ) -dibor und 5,89 g (60 mmol) von Kaliumacetat wurden zugegeben und Das Reaktionsgemisch wurde entgast. 293 mg (0,4 mmol) von l,l'-Bis (diphenylphosphino)ferrocen- palladium ( II ) dichlorid wurden in das Reaktionsgemisch gegeben und es wurde über Nacht bei 90 °C gerührt. Nachdem das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur abgekühlt war, wurde 2 molare Salzsäure-Lösung zugegeben. Es wurde mit Dichlormethan extrahiert, die organisch Phase würde mit ges . Ammoniumchlorid-Lösung, Wasser und ges. NaCl-Lösung gewaschen. Das Rohprodukt wurde durch Silikagelf iltration in Dichlormethan gereinigt, dabei wurden 1,49 g (31% Ausbeute) von 6- (4,4,5, 5-tetramethyl-l , 3 , 2-dioxaborolan-2-yl ) -1H- indole 10 sauber isoliert. GC-MS (EI) , m/z: 243 (100%) , 228 (40%) . 1H-NMR in d6- Aceton, ppm: 10,31 (sb, 1H) , 7,89 (m, 1H) , 7,57 (m, 1H) , 7,43-7,40 (m, 2H) , 6,48 (s, 1H) , 1,21 (s, 12H) .
Synthese von 2, 6-bis(4,4,5, 5-tetramethyl-l , 3, 2-dioxaborolan-2-yl) -1H- indole (11)
0,78 g (3,07 mmol) von Bis- (pinakolato ) -dibor , 60 mg (0,22 mmol) von 4 , 4-Di-tert-butyl-2 , 2-dipyridyl und 61 mg (0,09 mmol) von 1,5- Cyclooctadiene ) (methoxy ) iridium ( I ) dimer wurden in 31 ml Tetrahydrofuran gelöst. 1,49 g (6,14 mmol) von 6-(4, 4,5,5- tetramethyl-1, 3, 2-dioxaborolan-2-yl) -IH-indole 10 wurde zum Reaktionsgemisch gegeben und es wurde bei 80 °C über Nacht gerührt. Nachdem das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur abgekühlt war, Dichlormethan wurde zum Reaktionsgemisch gegeben und die organische Phase wurde mit Wasser und ges. NaCl-Lösung gewaschen. Das Rohproduckt wurde durch Säulenchromatographie an Silikagel mit 5% Aceton in Dichlormethan und anschließender Umkristallisation aus Ethanol gereinigt, dabei wurden 420 mg (18% Ausbeute) von 2, 6- bis ( 4 , 4 , 5 , 5-tetramethyl-l , 3 , 2-dioxaborolan-2-yl ) -IH-indole 11 isoliert. 1H-NMR in d6-Aceton, ppm: 10,45 (s, 1H) , 8,00 (s, 1H) , 7, 60 (d, 1H) , 7,41 (d, 1H) , 6,99 (s, 1H) .
Synthese von 2 , 2 ' - ( lH-indole-2 , 6-diyl ) di ( thieno [ 3 , 2-b] furan-5- carbaldehyde ) (12)
443 mg (1,2 mmol) von 2 , 6-bis ( 4 , 4 , 5 , 5-tetramethyl-l , 3 , 2-dioxaborolan- 2-yl ) -IH-indole 11 wurden in 9 ml Ethanol gelöst. 566 mg (2,4 mmol) von 2-bromothieno [ 3 , 2-b] furan-5-carbaldehyde 4, 403 mg (4,8 mmol) Natriumhydrogencarbonat und Wasser wurde zum Reaktionsgemisch zugegeben und es wurde entgast. 65 mg (0,12 mmol) von Bis- ( tri-tert . - buthylphosphin) -palladium (0) wurden zugegeben und das Reaktionsgemisch wurde über Nacht bei 80 °C gerührt. Nachdem das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur abgekühlt war, wurde der ausgefallene Niederschlag filtriert und mit Methanol gewaschen. Das Rohprodukt wurde aus Toluol umkristallisiert, dabei wurden 280 mg (56% Ausbeute) von 2 , 2 ' - ( lH-indole-2 , 6-diyl ) di ( thieno [3 , 2-b] furan-5- carbaldehyde ) 12 isoliert. HPLC Reinheit: 85,8% @ 436 nm. 1H-NMR in d6-DMSO bei 80°C, ppm: 11, 97 (sb, 1H) , 9,92 (s, 1H) , 9,91 (s, 1H) , 8,18 (s, 1H) , 8,16 (s, 1H) , 7, 91 (m, 1H) , 7,74 (m, 1H) , 7,61 (m, 1H) , 7,53 (m, 2H) , 7, 08 (s, 1H) .
Synthese von 2 , 2 ' - { IH-indole -2 , 6-diylbis [ (thieno [ 3 , 2-b] furan- 2 , 5- diyl ) methanylylidene ] } dipropanedinitrile (A13)
280 mg (0,67 mmol) von 2 , 2 ' - ( lH-indole-2 , 6-diyl ) di ( thieno [3 , 2- b] furan-5-carbaldehyde) 12 wurde in 7 ml Dimethylsulfoxid gelöst. 134 mg (2,01 mmol) von Malodinitril und 7,5 mg (0,07 mmol) von 1,4- Diazabicyclo [ 2 , 2 , 2 ] octan wurden zugegeben und das Reaktionsgemisch wurde über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Der ausgefallene Niederschlag wurde filtriert und mit Methanol gewaschen. Das Rohprodukt wurde aus Chlorbenzol umkristallisiert, dabei wurden 170 mg (49 % Ausbeute) von 2 , 2 ' - { lH-indole-2 , 6-diylbis [ ( thieno [ 3 , 2- b] furan-2, 5iyl ) methanylylidene ] } dipropanedinitrile 13 isoliert. Weitere Aufreinigung erfolgte durch Sublimation.
Synthese Verbindung A16
Synthese von 2 , 2 ' - { 1H- indole -4 , 7-diylbis [ (thieno [ 3 , 2-b] furan-2 , 5- diyl ) methanylylidene ] } dipropanedinitrile (A16)
Figure imgf000040_0001
16
Synthese von 4,7-bis (4,4,5, 5-tetramethyl-l , 3, 2-dioxaborolan-2-yl) -1H- indole (14)
1,37 g (5 mmol) von 4 , 7-Dibromo-lH-indole wurde in 35 ml Dioxan gelöst. 2,79 g (11 mmol) von Bis- (pinakolato ) -diboron und 2, 94 g (30 mmol) von Kaliumacetat wurden zugegeben und es wurde entgast. 146 mg (0,2 mmol) von l,l'-Bis (diphenylphosphino)ferrocen- palladium ( II ) dichlorid wurden zum Reaktionsgemisch gegeben und es wurde über Nacht bei 90 °C gerührt. Nachdem das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur abgekühlt war, wurde 2 molare Salzsäure-Lösung zugegeben. Es wurde mit Dichlormethan extrahiert, die organisch Phase würde mit ges . Ammoniumchlorid-Lösung, Wasser und ges. NaCl-Lösung gewaschen. Das Rohprodukt wurde durch Silikagelf iltration in 50% Petrolether in Dichlormethan gereinigt, dabei wurden 1,34 g (73% Ausbeute ) von 4,7-bis(4,4,5, 5-tetramethyl-l , 3 , 2-dioxaborolan-2-yl ) - IH-indole 14 sauber isoliert. 1H-NMR in d6-Aceton, ppm: 9,94 (s, 1H) , 7,54 (s, 2H) , 7,36 (dd, 1H) , 6, 92 (dd, 1H) , 1,38 (t, 24H) .
Synthese von 2 , 2 ' - ( lH-indole-4 , 7-diyl ) di ( thieno [ 3 , 2-b] furan-5- carbaldehyde ) (15)
1,17 g (3,17 mmol) von 4 , 7-bis ( 4 , 4 , 5 , 5-tetramethyl-l , 3 , 2- dioxaborolan-2-yl ) -IH-indole 14 wurde in 9 ml Dioxen gelöst. 1,46 g (6,37 mmol) 4, 5,38 g (25,4 mmol) Kaliumphosphat und 3 ml Wasser wurden zugegeben und das Reaktionsgemisch wurde entgast. 366 mg (0,32 mmol) Tetrakis- (triphenylphosphin) -palladium ( 0 ) wurde zugeben und es wurde über Nacht bei 80 °C gerührt. Nachdem das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur abgekühlt war, wurde der ausgefallene Niederschlag filtriert und mit Wasser und Methanol gewaschen. Das Rohprodukt wurde aus Toluol umkristallisiert, dabei wurden 434 mg (33% Ausbeute) von 2,2'- ( lH-indole-4 , 7-diyl ) di (thieno [3 , 2-b] furan-5-carbaldehyde ) 15 isoliert. 1H-NMR in d6-Dimethylsulf oxidbei bei 100°C, ppm: 11,71 (sb, 1H) , 9, 98 (s, 1H) , 9, 93 (s, 1H) , 8,29 (s, 1H) , 8,22 (s, 1H) , 7,83- 7,80 (m, 3H) , 7,78 (d, 1 H) , 7,72 (dd, 1H) , 7,17 (dd, 1H) .
Synthese von 2 , 2 ' - { 1H- indole -4 , 7-diylbis [ (thieno [ 3 , 2-b] furan- 2 , 5- diyl ) methanylylidene ] } dipropanedinitrile (A16)
434 mg (1,04 mmol) von 2 , 2 ' - ( lH-indole-4 , 7-diyl ) di ( thieno [3 , 2- b] furan-5-carbaldehyde) 15 wurden in 7 ml Dimethylsulfoxid gelöst. 694 mg (10,4 mmol) von Malodinitril und 12 mg (0,01 mmol) von 1,4- Diazabicyclo [ 2 , 2 , 2 ] octan wurden zugegeben und das Reaktionsgemisch wurde für 5 h gerührt. Der ausgefallene Niederschlag wurde filtriert und mit Methanol gewaschen. Das Rohprodukt wurde aus Chlorbenzol umkristallisiert und sublimiert, dabei wurden 132 mg (25% Ausbeute, HPLC Reinheit 99,5 % @ 541 nm) von 2 , 2 ' - { lH-indole-4 , 7- diylbis [ (thieno [ 3 , 2-b] furan- 2 , 5-diyl ) methanylylidene] } dipropanedinitrile A16 isoliert.
Synthese Gruppe 2 : Synthese von Verbindung A25 und Verbindung A26
Synthese von [ (2— {5— [5— (2, 2 - di cyano e thenyl ) furan- 2 -yl ] - 1 -ethyl- 1H- pyrrol-2-yl }thieno [3, 2-b] furan-5-yl) methylidene] propanedinitrile
( A25 ) und [ (5— {5— [5— (2, 2 -di cyano e thenyl ) thieno [ 3 , 2-b] furan- 2 -yl ]-lH- pyrrol-2-yl } thiophen-2-yl ) methylidene] propanedinitrile (A26 )
Figure imgf000042_0001
Verbindung 17 kann nach Tetrahedron, 71(33) , 5399-5406; 2015 synthetisiert werden. Verbindung 18 kann nach Chemistry - A European Journal, 21 (5) , 2003-2010; 2015 synthetisiert werden. Verbindungen 23 und 24 können nach Eur . Pat . Appl. , 3187496, 2017 synthetisiert werden .
Synthese von { [ 2- ( l-ethyl-lH-pyrrol-2-yl ) thieno [ 3 , 2-b] furan-5- yl] methylidene } propanedinitrile (19)
910 mg (3,53 mmol) von l-ethyl-2- (trimethylstannyl) IH-pyrrole 17 und 820 mg (2,94 mmol) von [ (2-bromothieno [3, 2-b] furan-5- yl ) methylidene ] propanedinitrile 5 wurden in 15 ml Dioxan gelöst und die Lösung wurde entgast. 37, 6 mg (0.0735 mmol) von Bis- ( tri-tert . - buthylphosphin) -palladium ( 0 ) wurden zugegeben und das Reaktionsgemisch wurde bei 80°C über Nacht gerührt. Nachdem das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur abgekühlt war, wurde der ausgefallene Niederschlag abfiltriert und mit Methanol gewaschen. Das Rohprodukt wurde durch Säulenchromatographie an Silikagel in Dichlormethan gereinigt, dabei wurde 439 mg (51% Ausbeute) von { [2- ( l-ethyl-lH-pyrrol-2-yl ) thieno [ 3 , 2-b] f uran-5- yl] methylidene }propanedinitrile 19 isoliert. 1H-NMR in d6- Dimethylsulf oxid bei 90°C; ppm: 8,49 (s, 1H) , 7, 97 (s, 1H) , 7,19 (s, 1H) , 7,10 (dd, 1H) , 6,74 (dd, 1H) , 6,21 (dd, 1H) , 4,23 (q, 2H) , 1,36 (t, 3H) . Die Synthese von Verbindung 20 erfolgte anlog aus Verbindung 18.
Synthese von 2 -bromo -5- [5- ( 2 , 2 -di cyano e thenyl ) thieno [ 3 , 2-b] furan- 2- yl ] -IH-pyrrol-l-yl (21)
513 mg (1,75 mmol) von { [ 2- ( l-ethyl-lH-pyrrol-2-yl ) thieno [ 3 , 2- b] furan-5-yl ] methylidene }propanedinitrile 19 wurden in 30 ml DMF unter Argon gelöst. Zu dieser Lösung wurde bei -78 °C eine Lösung aus 280 mg (1,57 mmol) von NBS in 5 ml DMF zugegeben und das Reaktionsgemisch wurde über Nacht bei -18 °C gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde auf Eis gegeben, Dichlormethan wurde zugegeben. Die wässrige Phase wurde mit Dichlormethan extrahiert. Das Rohprodukt wurde aus Ethanol umkristallisiert, es wurden 510 mg (78% Ausbeute) von 2-bromo-5- [5- (2, 2-dicyanoethenyl ) thieno [3, 2-b] furan-2- yl ] -IH-pyrrol-l-yl 21 isoliert. 1H-NMR in d6-Aceton, ppm: 8,37 (s, 1H) , 7, 98 (s, 1H) , 7,25 (s, 1H) , 6,81 (d, 1H) , 6,36 (d, 1H) , 4,39 (q, 2H) , 1,4 (t, 3H) . Die Synthese von Verbindung 22 erfolgte anlog aus Verbindung 20.
Synthese von [ (2— {5— [5— (2, 2-dicyanoethenyl ) furan- 2 -yl ] - 1 -ethyl- 1H- pyrrol-2-yl }thieno [3, 2-b] furan-5-yl) methylidene] propanedinitrile (A25)
255 mg (0,685 mmol) von 2-bromo-5- [5- (2, 2-dicyanoethenyl) thieno [3, 2- b] furan-2-yl] -IH-pyrrol-l-yl 21 und 252 mg (0,822 mmol) von 5- (Trimethylstannyl ) -2-dicyanovinylfuran 23 wurden in 3,5 ml Dioxan gelöst und es wurde entgast. Zum Reaktionsgemisch wurde 8,75 mg (0,017 mmol) von Bis- (tri-tert . -buthylphosphin) -palladium zugegeben und es wurde über Nacht bei 60 °C gerührt. Nachdem das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur abgekühlt war, wurde der ausgefallene Niederschlag abfiltriert. Das Rohprodukt wurde mit Methanol gewaschen, und aus Toluol und Chlorbenzol umkristallisiert. Anschließend wurde das Produkt sublimiert, dabei wurden 114 mg (Ausbeute 38%, HPLC-Reinheit 99,7% @542 nm) von [ ( 2- { 5- [5- ( 2 , 2- dicyanoethenyl ) furan-2-yl] -l-ethyl-lH-pyrrol-2-yl }thieno [3, 2-b] furan- 5-yl ) methylidene ] propanedinitrile A25 isoliert. Die Synthese von Verbindung A26 erfolgte anlog aus Verbindungen 22 und 24.
Synthese von Verbindung A37 und Verbindung A38
Synthese von { [ 3 -chloro- 5- (5-{5- [5- (2, 2 -dicyanoe thenyl ) thieno [ 3 , 2- b] f uran-2-yl ] -l-ethyl-lH-pyrrol-2-yl } furan- 2 -yl ) thiophen-2- yl] methylidene }propanedinitrile (A37) und { [ 2 — ( 5 — { 5 — [ 5 — ( 2 , 2 — dicyanoe thenyl ) -1, 3-thiazol-2-yl] furan-2-yl } - 1 -ethyl- IH-pyrro 1-2- yl ) thieno [ 3 , 2-b] furan- 5 -yl ] methylidene }propanedinitrile ( A38 )
Figure imgf000044_0001
27 X: C-Cl, Y: C-H 29 X: C-Cl, Y: C-H 31 X: C-Cl, Y: C-H
28 X: C-H, Y: N 30 X: C-H, Y: N 32 X: C-H, Y: N
Figure imgf000044_0002
Figure imgf000044_0003
Synthese von 3-chloro-5- (furan-2-yl) thiophene-2-carbaldehyde (29)
7,27 g (19,8 mmol) 2- (Tributhylstannyl) furan wurde in 99 ml Dioxan gelöst. Es wurden 5 g (21,7 mmol) 5-Brom-3-chlorthiophen-2- carbaldehyd zugegeben und die Lösung wurde entgast. 252 mg (0,49 mmol) Bis- (tri-tert . -buthylphosphin) -palladium (0) wurde zum Reaktionsgemisch gegeben und es wurde für 4 h bei 60°C gerührt. Nachdem das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur abgekühlt war, wurde Dichlormethan zugegeben. Die organische Phase wurde mit Wasser und ges . NaCl-Lösung gewaschen. Das Rohprodukt wurde durch Silikagelf iltration in Dichlormethan gereinigt, dabei wurden 10,8 g (110% Ausbeute, Reinheit 43%) 3-chloro-5- (furan-2-yl) thiophene-2- carbaldehyde 29 isoliert. 1H-NMR in d6-Aceton, ppm: 10,01 (s, 1H) , 7,77 (dd, 1H) , 7,48 (s, 1H) , 7,12 (dd, 1H) , 6, 67 (dd, 1H) . Die Verbindung 30 kann analog aus 2-bromo-l , 3-thiazole-5-carbaldehyde synthetisiert werden.
Synthese von 5- ( 5-bromofuran-2-yl ) -3-chlorothiophene-2-carbaldehyde (31)
10.8 g (21,8 mmol) 3-chloro-5- (furan-2-yl) thiophene-2-carbaldehyde 29 wurden in 50 ml N, N-Dimethylf ormamid gelöst. 3, 96 g (21,8 mmol) N- Bromsuccinimid wurden in kleinen Portionen bei 0°C zugegeben und das Reaktionsgemisch wurde über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde auf Eis gegeben, der ausgefallene Niederschlag wurde filtriert und mit Wasser gewaschen. Das Rohprodukt wurde an der Luft getrocknet und mittels Säulenchromatographie an Silikagel in 50% Petrolether in Dichlormethan gereinigt. Dabei wurden 4,36 g (69% Ausbeute) 5- (5-bromofuran-2-yl) -3-chlorothiophene-2-carbaldehyde 31 sauber isoliert. 1H-NMR in d6-Aceton, ppm: 10,02 (s, 1h) , 7,51 (s, 1H) , 7,15 (d, 1H) , 6,73 (d, 1H) . Die Verbindung 32 kann analog synthetisiert werden.
Synthese von 3-chloro-5- [5- ( trimethylstannyl ) furan-2-yl] thiophene-2- carbaldehyde (33)
1.8 ml (16,4 mmol) 1 -Methylpiperazin wurden in 75 ml Tetrahydrofuran gelöst. Bei -78 °C wurden 6,5 ml (16,4 mmol) 2,5 N n-Buthyllithium wurden tropenweise zugegeben. 4,34 g (14,9 mmol) 5- (5-bromofuran-2- yl ) -3-chlorothiophene-2-carbaldehyde 31 wurden in 64 ml Tetrahydrofuran gelöst und tropfenweise in die Reaktionslösung bei - 78°C zugegeben. 2,73 ml (17,9 mmol) N,N,N' ,N'- Tetramethylethylendiamin wurden zu der Reaktionslösung gegeben. Anschließend wurden 7,15 ml (19, 9 mmol) 2,5 N n-Buthyllithium in das Reaktionsgemsch gegeben und es wurde für 1 h bei -78 °C gerührt. 17,9 ml (17, 9 mmol) Trimethylstannyl Chlorid wurden in das Reaktionsgemisch gegeben und es wurde über Nacht auf Raumtemperatur erwärmt . Es wurde ges . NaCl-Lösung und Methyl-tert-butylether zum Reaktionsgemisch gegeben. Die organische Phase wurde mit Wasser und ges. NaCl-Lösung gewaschen. Das Rohprodukt 5,5 g (98,3% Ausbeute) 3-chloro-5- [5- ( trimethylstannyl ) furan-2-yl ] thiophene-2-carbaldehyde 33 wurde isoliert und ohne Aufreinigung umgesetzt.
Die Verbindung 34 kann analog synthetisiert werden.
Synthese von ( { 3-chloro-5- [5- (trimethylstannyl) furan-2-yl] thiophen-2- yl } methylidene ) propanedinitrile ( 35 )
5,48 g (14, 6 mmol) 3-chloro-5- [5- (trimethylstannyl) furan-2- yl] thiophene-2-carbaldehyde 33 wurden in 14 ml Ethanol gelöst. 1,16 g (17,5 mmol) Malodinitril und 119 mg (1,31 mmol) ß-Alanin wurden zugegeben und das Reaktionsgemisch wurde über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Der ausgefallene Niederschlag wurde abfiltriert und mit Ethanol gewaschen, dabei wurden 2,1 g (34% Ausbeute) von ( { 3-chloro-5- [5- (trimethylstannyl) furan-2-yl] thiophen- 2-yl }methylidene ) propanedinitrile A35 isoliert, welches ohne weiter Aufreinigung umgesetzt wurde. 1H-NMR in d6-Aceton, ppm: 8,30 (s, 1H) , 7,63 (s, 1H) , 7,26 (d, 1H) , 6, 91 (d, 1H) , 0,41 (s, 9H) . Die Verbindung 36 kann analog synthetisiert werden.
Synthese von { [ 3 -chloro- 5- (5-{5- [5- (2, 2 -dicyanoe thenyl ) thieno [ 3 , 2- b] f uran-2-yl ] -l-ethyl-lH-pyrrol-2-yl } furan- 2 -yl ) thiophen-2- yl] methylidene }propanedinitrile (A37 )
457 mg (1.23 mmol) { [2- (5-bromo-l-ethyl-lH-pyrrol-2-yl) thieno [3, 2- b] furan-5-yl] methylidene }propanedinitrile 21 und 624 mg (1,47 mmol) ( { 3-chloro-5- [5- (trimethylstannyl) furan-2-yl] thiophen-2- yl }methylidene ) propanedinitrile 35 wurden in 2,5 ml Dioxan gelöst und entgast. 15,7 mg (0,03 mmol) Bis- (tri-tert . -buthylphosphin) -palladium (0) wurden zugegeben und das Reaktionsgemisch wurde über Nacht bei 60 °C gerührt. Nachdem das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur abgekühlt war, wurde der ausgefallene Niederschlag filtriert und mit Methanol gewaschen. Das Rohprodukt wurde aus Toluol umkristallisiert und sublimiert, dabei wurden 37 mg (5,5% Ausbeute, HPLC-Reinheit 98,0% @ 567 nm) von { [ 3-chloro-5- ( 5- { 5- [5- ( 2 , 2- di cyano e thenyl ) thieno [ 3 , 2-b] furan- 2 -yl ] -l-ethyl-lH-pyrrol-2-yl } furan- 2-yl ) thiophen-2-yl ] methylidene }propanedinitrile A37 isoliert. Die Verbindung 38 kann analog synthetisiert werden.

Claims

46 Patentansprüche
1. Verbindung der allgemeinen Formel I
Al-M- (TI ) a- (T2 ) b- (T3 ) C-A2 (I) mit den Parametern a, b, c jeweils unabhängig voneinander 0, 1 oder 2, mit der Maßgabe, dass mindestens einer der Parameter a, b, c = 1 oder 2 ist, mit der Gruppe M ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
Formel 1 Formel 2
Figure imgf000047_0001
wobei * die Anknüpfung an die Gruppen TI, T2, T3, Al und A2 bezeichnet, wobei H-Atome der Formeln 1 bis 4 durch Alkyl, O-Alkyl, S-Alkyl, oder Halogen substituiert sein können; mit den Gruppen TI, T2 und T3 unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
Formel 1 Formel 2
Figure imgf000047_0002
47 wobei H-Atome der Formeln 1 bis 4 durch Alkyl, O-Alkyl, S-Alkyl, oder
Halogen substituiert sein können,
Formel 5 Formel 6
Figure imgf000048_0001
mit RI bis R4 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt aus der
Gruppe bestehend aus H, Alkyl, Alkenyl, Aryl und Heteroaryl;
Formel 9 Formel 10
Figure imgf000048_0002
Formel 15 Formel 16 48
Figure imgf000049_0001
mit Xi bis Xie unabhängig voneinander ausgewählt aus N oder CRe, mit der Maßgabe, dass in den Formeln 7, 12 und 14 jeweils eine Gruppe aus Xe bis Xg die Anknüpfung * an eine weitere Gruppe in der Verbindung der allgemeinen Formel I bezeichnet, mit Q ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, S, und NR?, mit i bis Wg jeweils unabhängig voneinander ausgewählt aus N und CRg, wobei Re, R? und Ra jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, CN, Alkyl, Alkenyl, O-Alkyl, S-Alkyl, Aryl, und Heteroaryl; wobei die elektronenziehenden Gruppen Al und A2 unabhängig voneinander elektronenziehende Gruppen mit zumindest einer C=C- Doppelbindung sind, und wobei * die Anknüpfung an eine weitere Gruppe M, TI, T2, T3, und A2 in der Verbindung der allgemeinen Formel I bezeichnet .
2. Verbindung nach Anspruch 1, wobei TI unabhängig voneinander ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:
Formel 5 Formel 6
Figure imgf000049_0002
Formel 7 Formel 8
Figure imgf000050_0001
wobei bevorzugt Xi und Xg und/oder X3 und X4 CRe sind, bevorzugt ist Re ausgewählt aus H und Alkyl ; und/oder wobei bevorzugt X5 CRe mit Re H oder Alkyl ist , und/oder wobei bevorzugt Xe bis Xg CRe ist , und/oder wobei bevorzugt Ri bis R3 unabhängig voneinander H, Alkyl oder Aryl sind, und/oder wobei bevorzugt R4 H oder Alkyl ist .
3 . Verbindung nach Anspruch 1 oder 2 , wobei T2 und T3 ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus :
Formel 1 Formel 2
Figure imgf000050_0002
wobei H-Atome der Formeln 1 bis 4 durch Alkyl , O-Alkyl , S-Alkyl , oder Halogen substituiert sein können, bevorzugt sind H-Atome der Formeln 1 bis 4 nicht substituiert ,
Formel 9 Formel 10
Figure imgf000050_0003
Formel 11 Formel 12
Figure imgf000051_0001
wobei bevorzugt Re und R? j eweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Alkyl , und Aryl .
4 . Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei Al ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus :
Figure imgf000051_0002
und wobei A2 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus :
Figure imgf000052_0001
5. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Parameter a, b, c bevorzugt jeweils unabhängig voneinander 0 oder 1 sind, mit der Maßgabe, dass mindestens einer der Parameter a, b, c gleich 1 ist, bevorzugt sind mindestens zwei der Parameter a, b, c gleich 1; oder wobei der Parameter a gleich 1 oder 2, mit mindestens einem der Parameter b und c gleich 1 oder 2, bevorzugt mit einem der Parameter b oder c gleich 1 oder 2, bevorzugt mit einem der Parameter b oder c gleich 1, insbesondere bevorzugt mit dem Parameter c gleich 1 oder 2.
6. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gruppe M ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:
Formel 1 Formel 2
Figure imgf000052_0002
wobei TI ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
Formel 5a Formel 6a 52
Figure imgf000053_0001
wobei Rg und Rio jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, bevorzugt F und Cl, CN, Alkyl, Alkenyl, O-Alkyl, S-Alkyl, Aryl, Heteroaryl, bevorzugt sind Rg und Rio unabhängig voneinander H oder Alkyl, wobei Rn und Rn jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, bevorzugt F und Cl, CN, Alkyl, Alkenyl, O-Alkyl, S-Alkyl, Aryl, Heteroaryl, bevorzugt sind Rn und Rn H.
7. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindung die allgemeinen Formel II aufweist
Al-M- (TI) a- (T3) C-A2 (II) , wobei bevorzugt a und c gleich 1 sind, a gleich 1 und c gleich 2 sind, oder a gleich 2 und c gleich 1 sind.
8. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:
Figure imgf000053_0002
53
Figure imgf000054_0001
54
Figure imgf000055_0001
9 . Verwendung mindestens einer Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in einem organischen elektronischen Bauelement , bevorzugt in einem organischen photovoltaischen Element .
10 . Organisches elektronisches Bauelement umfassend eine Elektrode , eine Gegenelektrode und mindestens eine organische photoaktive Schicht zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode , wobei die mindestens eine organische photoaktive Schicht mindestens eine Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist .
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