(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
混合物またはブレンドであって、請求項1〜10のいずれか一項に記載の1種または2種以上のポリマーおよび半導性、電荷輸送、正孔/電子輸送、正孔/電子遮断、電気伝導性、光伝導性または発光特性を有する1種または2種以上の化合物またはポリマーを含む、前記混合物またはブレンド。
請求項1〜12のいずれか一項に記載のポリマー、混合物、ブレンドまたは調合物の、光学的、電気光学的、電子的、エレクトロルミネセントまたは光ルミネセント部品またはデバイスにおける電荷輸送、半導性、電気伝導性、光伝導性または発光材料としての使用。
有機電界効果トランジスタ(OFET)、薄膜トランジスタ(TFT)、集積回路(IC)、論理回路、キャパシタ、電波認識(RFID)タグ、デバイスまたは部品、有機発光ダイオード(OLED)、有機発光トランジスタ(OLET)、フラットパネルディスプレイ、ディスプレイのバックライト、有機光起電デバイス(OPV)、太陽電池、レーザーダイオード、光伝導体、光検出器、電子写真装置、電子写真記録装置、有機記憶装置、センサーデバイス、電荷注入層、電荷輸送層またはポリマー発光ダイオード(PLED)中の中間層、ショットキーダイオード、平坦化層、帯電防止フィルム、ポリマー電解膜(PEM)、伝導性基板、伝導性パターン、電池における電極材料、整列層、バイオセンサー、バイオチップ、セキュリティマーキング、セキュリティデバイス、ならびにDNA配列を検出し、識別するための部品またはデバイスからなる群から選択される、請求項14に記載の部品またはデバイス。
【発明の概要】
【0006】
したがって、特に大量生産に適している方法によって合成するのが容易であり、良好な構造的構成および膜形成特性を示し、良好な電子特性、特に高い電荷担体移動度、良好な加工性、特に有機溶媒への高い溶解度、および空気中における高い安定性を示す有機半導性(OSC)材料についての必要性が、尚ある。特にOPVセルにおいて使用するために、低いバンドギャップを有し、改善された光活性層による集光を可能にし、より高い太陽電池効率をもたらすことができ、OPVバルクヘテロ接合デバイスにおける開路電位(V
OC)を抱えない、または先行技術のポリマーよりもその程度が低い、OSC材料についての必要性がある。
【0007】
本発明の目的は、上に記載した従来技術の材料の欠点を有せず、特に大量生産に適している方法によって合成するのが容易であり、特に良好な加工性、高い安定性、有機溶媒への良好な溶解度、高い電荷担体移動度および低いバンドギャップを示す有機半導性材料としての使用のための化合物を提供することにあった。本発明の他の目的は、専門家に利用可能なOSC材料のプールを拡張することにあった。本発明の他の目的は、以下の詳細な記載から専門家に直ちに明らかである。
【0008】
本発明の発明者らは、これらの目的を、ベンゾ[1,2−d;4,3−d’]ビスチアゾール部分を含有する繰り返し単位を含む共役ポリマーを提供することにより達成することができることを見出した。
【0009】
この単位に基づく共役ポリマーは、良好な加工性および有機溶媒に高い溶解性を有することが見いだされ、溶液加工法に用いる大規模生産に特に適している。同時に、それらは、低いバンドギャップ、高い電荷担体移動度および高い酸化安定性を示し、有機電子OEデバイスのための、特にOPVデバイスのための有望な材料である。
【0010】
発明の概要
本発明は、式I:
【化2】
【0011】
式中、アスタリスクは、隣接した基への結合を示し、
R
1およびR
2は、それぞれ互いに独立して、H、ハロゲン、または任意に置換されたカルビルまたはヒドロカルビル基である、
で表される部分を含有する1つまたは2つ以上の同一であるかまたは異なる繰り返し単位を含む、共役ポリマーに関する。
【0012】
本発明はさらに、式Iで表される部分を含有し、かつ/または、任意に置換されているアリールおよびヘテロアリール単位から選択された1つもしくは2つ以上の単位(以下でまたAr
1、Ar
2およびAr
3と称する)を含有する1つまたは2つ以上の繰り返し単位を含む共役ポリマーに関し、ここでポリマー中の繰り返し単位の少なくとも1つは、式Iで表される少なくとも1つの部分を含有する。
【0013】
好ましくは、式I中のR
1およびR
2が、H、1〜35個のC原子を有する直鎖状、分枝状もしくは環状アルキルから選択され、ここで1個または2個以上の隣接していないC原子は、任意に−O−、−S−、−C(O)−、−C(O)−O−、−O−C(O)−、−O−C(O)−O−、−CR
0=CR
00−または−C≡C−によって置き換えられており、およびここで1個または2個以上のH原子は、任意にF、Cl、Br、IまたはCNによって置き換えられており、あるいは非置換であるかまたは1つもしくは2つ以上の非芳香族基R
3によって置換されている4〜30個の環原子を有するアリール、ヘテロアリール、アリールオキシ、ヘテロアリールオキシ、アリールカルボニル、ヘテロアリールカルボニル、アリールカルボニルオキシ、ヘテロアリールカルボニルオキシ、アリールオキシカルボニルまたはヘテロアリールオキシカルボニルを示し、
【0014】
ここで、
R
0およびR
00は、互いに独立してHまたは任意に置換されたC
1〜40カルビルもしくはヒドロカルビルであり、
R
3は、各出現において同一に、または異なってF、Br、Cl、−CN、−NC、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(O)NR
0R
00、−C(O)X
0、−C(O)R
0、−NH
2、−NR
0R
00、−SH、−SR
0、−SO
3H、−SO
2R
0、−OH、−NO
2、−CF
3、−SF
5、任意に置換されており、任意に1個もしくは2個以上のヘテロ原子を含む、任意に置換された1〜40個のC原子を有するシリル、カルビルもしくはヒドロカルビル、またはP−Sp−であり、
Pは、重合性であるかまたは架橋可能な基であり、
Spは、スペーサー基または単結合であり、
X
0は、ハロゲンである。
【0015】
本発明の共役ポリマーは好ましくは式II
−[(Ar
1−U−Ar
2)
x−(Ar
3)
y]
n− II
式中、
Uは、各出現において同一に、または異なって、本明細書中に記載した式Iで表される部分であり、
Ar
1、Ar
2、Ar
3は、各出現において同一に、または異なって、および互いに独立して、任意に、好ましくは、上記定義された1または2以上のR
3で置換されたアリールまたはヘテロアリールであり、Ar
1およびAr
2の一つまたは両方が、単結合を示してもよく、
【0016】
Y
1およびY
2は、互いに独立してH、F、ClまたはCNであり、
xは、各出現において同一に、または異なって0、1または2であり、ここで少なくとも1つの繰り返し単位において、すなわち少なくとも1つの単位−[(Ar
1−U−Ar
2)
x−(Ar
3)
y]−において、xは1であり、
yは、各出現において同一に、または異なって0、1または2であり、
nは、>1の整数である、
から選択される。
【0017】
本発明はさらに、本明細書中に記載した共役ポリマーの調製に適している、式Iで表される部分を含有するモノマーに関する。
本発明はさらに、本発明の1種または2種以上のポリマーならびに、好ましくは1または2以上の半導性、電荷輸送、正孔または電子輸送、正孔または電子遮断、電気伝導性、光伝導性または発光特性を有する化合物およびポリマーから選択される1種または2種以上の付加的な化合物またはポリマーを含む、混合物またはブレンドに関する。
【0018】
本発明はさらに、本発明の1種または2種以上のポリマー、混合物またはブレンドおよび任意に、好ましくは有機溶媒から選択される1種または2種以上の溶媒を含む調合物に関する。
本発明はさらに、本発明のポリマー、混合物、ブレンドおよび調合物の、電荷輸送、半導性、電気伝導性、光伝導性または発光材料としての、光学的、電気光学的、電子的、エレクトロルミネセントまたは光ルミネセント部品またはデバイスにおける使用に関する。
【0019】
本発明はさらに、本発明の調合物の1種または2種以上のポリマー、ポリマーブレンドを含む電荷輸送、半導性、電気伝導性、光伝導性または発光材料または部品に関する。
本発明はさらに、本発明の1種または2種以上のポリマー、ポリマーブレンド、調合物、部品または材料を含む、光学的、電気光学的または電子部品またはデバイスに関する。
【0020】
光学的、電気光学的、電子的エレクトロルミネセントおよび光ルミネセント部品またはデバイスは、限定せずに、有機電界効果トランジスタ(OFET)、薄膜トランジスタ(TFT)、集積回路(IC)、論理回路、キャパシタ、電波認識(RFID)タグ、デバイスまたは部品、有機発光ダイオード(OLED)、有機発光トランジスタ(OLET)、フラットパネルディスプレイ、ディスプレイのバックライト、有機光起電デバイス(OPV)、太陽電池、レーザーダイオード、光伝導体、光検出器、電子写真装置、電子写真記録装置、有機記憶装置、センサーデバイス、電荷注入層、電荷輸送層またはポリマー発光ダイオード(PLED)中の中間層、有機プラスモン放射ダイオード(OPED)、ショットキーダイオード、平坦化層、帯電防止フィルム、ポリマー電解膜(PEM)、伝導性基板、伝導性パターン、電池における電極材料、整列層、バイオセンサー、バイオチップ、セキュリティマーキング、セキュリティデバイス、ならびにDNA配列を検出し、識別するための部品またはデバイスを含む。
【0021】
発明の詳細な説明
本発明のモノマーおよびポリマーは、合成するのが容易であり、いくつかの有利な特性、例えば低いバンドギャップ、高い電荷担体移動度、有機溶媒への高い溶解性、デバイス製造プロセスのための良好な加工性、高い酸化安定性および電子デバイスにおける長い寿命を示す。
【0022】
さらに、それらは、以下の有利な特性を示す:
i)付加的な溶解性を、1つまたは2つの可溶化基(式IにおけるR
1およびR
2)を包含させることによってまたは複数の可溶化基を含有するコモノマーを包含させることによってポリマー中に導入することができる。
ii)モノマー単位内の2つの窒素原子の存在により、ポリマーの電子エネルギー(HOMO/LUMO準位)の改変、とくに、OPVバルクヘテロ接合における高い開路電位(V
OC)を達成するためにHOMO準位を深くすることがもたらされる。デバイスにおけるV
ocの増加は、デバイスの効率を高めるための1つの方法である。さらに、より深いHOMO準位を示すポリマーは、D. M. de Leeuw, M. M. J. Simenon, A. R. Brown, R. E. F. Einerhand, Synth. Met., 1997, 87, 53に説明されるように、周囲条件、すなわち湿度および酸素の存在に対し、より酸化的に安定である。
【0023】
iii)可溶化基を、合成ルートの最後から2番目において、モノマー単位中に導入し、これにより、基の修飾および最適化を容易にする。
iv)可溶化基は、芳香族ポリマー骨格と同一面内であり、より効果的な鎖間π−πスタッキングを可能にし、これにより、電荷担持特性が改善するであろう。
V)ベンゾ[1,2−b;4,5−b’]ジチオフェン核のさらなる修飾または適切なコモノマー(単数もしくは複数)との共重合による電子エネルギー(HOMO/LUMO準位)の付加的な微調整によって、有機光起電用途のための候補材料を得ることができる。
【0024】
本明細書において、用語「ポリマー」は一般的に、構造が実際にまたは概念的に本質的に低い相対分子量の分子から誘導された単位の複数の繰り返しを含む高い相対分子量の分子を意味する(PAC, 1996, 68, 2291)。用語「オリゴマー」は一般的に、構造が実際にまたは概念的に本質的により低い相対分子量の分子から誘導された少数の複数の単位を含む中間的な相対分子量の分子を意味する(PAC, 1996, 68, 2291)。本発明による好ましい意味において、ポリマーは、>1個、好ましくは≧5個の繰り返し単位を有する化合物を意味し、オリゴマーは、>1個および<10個、好ましくは<5個の繰り返し単位を有する化合物を意味する。
本明細書において、式Iおよびその従属式のようなポリマーまたは繰り返し単位において、アスタリスク(“
*”)は、ポリマー鎖における隣接する繰り返し単位への結合を示す。
【0025】
「繰り返し単位」および「モノマー単位」の用語は、構成的繰り返し単位(CRU)を意味し、それは、反復が規則的な巨大分子、規則的なオリゴマー分子、規則的なブロックまたは規則的な鎖を構成する最小の構成単位である(PAC, 1996, 68, 2291)。
【0026】
「脱離基」の用語は、特定の反応に関与する分子の残余の部分または主要な部分であると考えられるものにおける原子から分離される原子または基(帯電したかまたは帯電していない)を意味する(PAC, 1994, 66, 1134をも参照)。
【0027】
「共役」の用語は、主としてsp
2混成(または任意にまたsp混成)を含有するC原子を含む化合物を意味し、それはまた、ヘテロ原子によって置き換えられていてもよい。最も単純な場合において、これは、例えば交互のC−C単結合および二重結合(または三重結合)を有する化合物であるが、また1,3−フェニレンのような単位を有する化合物を含む。「主として」は、これに関連して、共役の中断をもたらし得る自然に(自発的に)生じる欠陥を有する化合物が、尚共役化合物と見なされることを意味する。
【0028】
他に述べない限り、分子量を、数平均分子量M
nまたは重量平均分子量M
Wとして示し、それを、溶離剤溶媒、例えばテトラヒドロフラン、トリクロロメタン(TCM、クロロホルム)、クロロベンゼンまたは1,2,4−トリクロロ−ベンゼン中のポリスチレン基準に対してゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって決定する。他に述べない限り、トリクロロメタンは、溶媒として使用される。重合度(n)は、n=M
n/M
Uとして示した数平均重合度を意味し、式中M
Uは、J. M. G. Cowie, Polymers: Chemistry & Physics of Modern Materials, Blackie, Glasgow, 1991に記載されている単一の繰り返し単位の分子量である。
【0029】
本明細書中で使用する「カルビル基」の用語は、いかなる非炭素原子をも有しない(例えば−C≡C−)か、または任意に少なくとも1個の非炭素原子、例えばN、O、S、P、Si、Se、As、TeもしくはGeと組み合わされた(例えばカルボニルなど)、少なくとも1個の炭素原子を含む、あらゆる1価の、または多価の有機ラジカル部分を示す。「ヒドロカルビル基」の用語は、1個または2個以上のH原子をさらに含有し、任意に1個または2個以上のヘテロ原子、例えばN、O、S、P、Si、Se、As、TeまたはGeを含有するカルビル基を示す。
【0030】
3個または4個以上のC原子の鎖を含むカルビルまたはヒドロカルビル基はまた、直鎖状、分枝状ならびに/またはスピロおよび/もしくは縮合環を含む環状であってもよい。
好ましいカルビルおよびヒドロカルビル基は、各々が任意に置換されており、1〜40個、好ましくは1〜25個、極めて好ましくは1〜18個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシおよびアルコキシカルボニルオキシ、さらに6〜40個、好ましくは6〜25個のC原子を有する任意に置換されたアリールまたはアリールオキシ、さらに各々が任意に置換されており、6〜40個、好ましくは7〜40個のC原子を有するアルキルアリールオキシ、アリールカルボニル、アリールオキシカルボニル、アリールカルボニルオキシおよびアリールオキシカルボニルオキシを含み、ここですべてのこれらの基は、好ましくはN、O、S、P、Si、Se、As、TeおよびGeから選択された1個または2個以上のヘテロ原子を任意に含有する。
【0031】
カルビルまたはヒドロカルビル基は、飽和の、もしくは不飽和の非環式基、または飽和の、もしくは不飽和の環式基であってもよい。不飽和の非環式または環式基、特にアリール、アルケニルおよびアルキニル基(特にエチニル)が、好ましい。C
1〜C
40カルビルまたはヒドロカルビル基が非環式である場合において、当該基は、直鎖状または分枝状であってもよい。C
1〜C
40カルビルまたはヒドロカルビル基は、例えば以下のものを含む:C
1〜C
40アルキル基、C
1〜C
40アルコキシまたはオキサアルキル基、C
2〜C
40アルケニル基、C
2〜C
40アルキニル基、C
3〜C
40アリル基、C
4〜C
40アルキルジエニル基、C
4〜C
40ポリエニル基、C
6〜C
18アリール基、C
6〜C
40アルキルアリール基、C
6〜C
40アリールアルキル基、C
4〜C
40シクロアルキル基、C
4〜C
40シクロアルケニル基など。先の基の中で好ましいのは、それぞれC
1〜C
20アルキル基、C
2〜C
20アルケニル基、C
2〜C
20アルキニル基、C
3〜C
20アリル基、C
4〜C
20アルキルジエニル基、C
6〜C
12アリール基およびC
4〜C
20ポリエニル基である。また含まれるのは、炭素原子を有する基とヘテロ原子を有する基との組み合わせ、例えばシリル基で置換されたアルキニル基、好ましくはエチニル、好ましくはトリアルキルシリル基である。
【0032】
アリールおよびヘテロアリールは、好ましくは、4〜30個の環C原子を有し、また縮合環を含んでいてもよく、1つまたは2つ以上の基Lで置換されている単環式、二環式または三環式の芳香族またはヘテロ芳香族基を示し、ここで、Lは、ハロゲン、−CN、−NC、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)NR
0R
00、−C(=O)X
0、−C(=O)R
0、−NH
2、−NR
0R
00、−SH、−SR
0、−SO
3H、−SO
2R
0、−OH、−NO
2、−CF
3、−SF
5、任意に置換され、1つまたは2つ以上のヘテロ原子を任意に含む1〜40個のC原子を有するシリル、カルビルまたはヒドロカルビル、あるいはP−Spから選択され、ここで、R
0、R
00、X
0、PおよびSpは、明細書中の意味を有する。
極めて好ましい置換基Lは、ハロゲン、最も好ましくはF、または1〜12個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、オキサアルキル、チオアルキル、フルオロアルキルおよびフルオロアルコキシまたは2〜12個のC原子を有するアルケニル、アルキニルから選択される。
【0033】
特に好ましいアリールおよびヘテロアリール基は、フェニル、ここでさらに、1つまたは2つ以上のCH基は、Nによって置き換えられていてもよく、ナフタレン、チオフェン、セレノフェン、チエノチオフェン、ジチエノチオフェン、フルオレンおよびオキサゾールであり、それらのすべては、非置換であるか、上に定義したLで単置換または多置換され得る。極めて好ましい環は、ピロール、好ましくはN−ピロール、ピリジン、好ましくは2−または3−ピリジン、ピリミジン、チオフェン、好ましくは2−チオフェン、セレノフェン、好ましくは2−セレノフェン、チエノ[3,2−b]チオフェン、チアゾール、チアジアゾール、オキサゾールおよびオキサジアゾール、特に好ましくはチオフェン−2−イル、5−置換チオフェン−2−イルまたはピリジン−3−イルから選択され、それらのすべては、非置換であるか、上に定義したLで単置換または多置換され得る。
【0034】
アルキルまたはアルコキシラジカル、すなわちここで末端CH
2基が−O−によって置き換えられているものは、直鎖状または分枝状であり得る。それは、好ましくは直鎖状であり、2、3、4、5、6、7または8個の炭素原子を有し、したがって好ましくは例えばエチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシ、ヘプトキシまたはオクトキシ、さらにメチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ノノキシ、デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシまたはテトラデコキシである。
【0035】
1つまたは2つ以上のCH
2基が−CH=CH−によって置き換えられているアルケニル基は、直鎖状または分枝状であり得る。それは、好ましくは直鎖状であり、2〜10個のC原子を有し、したがって好ましくはビニル、プロパ−1−またはプロパ−2−エニル、ブタ−1−、2−またはブタ−3−エニル、ペンタ−1−、2−、3−またはペンタ−4−エニル、ヘキサ−1−、2−、3−、4−またはヘキサ−5−エニル、ヘプタ−1−、2−、3−、4−、5−またはヘプタ−6−エニル、オクタ−1−、2−、3−、4−、5−、6−またはオクタ−7−エニル、ノナ−1−、2−、3−、4−、5−、6−、7−またはノナ−8−エニル、デカ−1−、2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−またはデカ−9−エニルである。
【0036】
特に好ましいアルケニル基は、C
2〜C
7−1E−アルケニル、C
4〜C
7−3E−アルケニル、C
5〜C
7−4−アルケニル、C
6〜C
7−5−アルケニルおよびC
7−6−アルケニル、特にC
2〜C
7−1E−アルケニル、C
4〜C
7−3E−アルケニルおよびC
5〜C
7−4−アルケニルである。特に好ましいアルケニル基についての例は、ビニル、1E−プロペニル、1E−ブテニル、1E−ペンテニル、1E−ヘキセニル、1E−ヘプテニル、3−ブテニル、3E−ペンテニル、3E−ヘキセニル、3E−ヘプテニル、4−ペンテニル、4Z−ヘキセニル、4E−ヘキセニル、4Z−ヘプテニル、5−ヘキセニル、6−ヘプテニルなどである。5個までのC原子を有する基が、一般的に好ましい。
【0037】
オキサアルキル基、すなわちここで1つのCH
2基が−O−によって置き換えられているものは、好ましくは、例えば直鎖状2−オキサプロピル(=メトキシメチル)、2−(=エトキシメチル)もしくは3−オキサブチル(=2−メトキシエチル)、2−、3−もしくは4−オキサペンチル、2−、3−、4−もしくは5−オキサヘキシル、2−、3−、4−、5−もしくは6−オキサヘプチル、2−、3−、4−、5−、6−もしくは7−オキサオクチル、2−、3−、4−、5−、6−、7−もしくは8−オキサノニルまたは2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−もしくは9−オキサデシルである。オキサアルキル、すなわちここで1つのCH
2基が−O−によって置き換えられているものは、好ましくは、例えば直鎖状2−オキサプロピル(=メトキシメチル)、2−(=エトキシメチル)もしくは3−オキサブチル(=2−メトキシエチル)、2−、3−もしくは4−オキサペンチル、2−、3−、4−もしくは5−オキサヘキシル、2−、3−、4−、5−もしくは6−オキサヘプチル、2−、3−、4−、5−、6−もしくは7−オキサオクチル、2−、3−、4−、5−、6−、7−もしくは8−オキサノニルまたは2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−もしくは9−オキサデシルである。
【0038】
1つのCH
2基が−O−によって置き換えられており、1つが−C(O)−によって置き換えられているアルキル基において、これらのラジカルは、好ましくは隣接している。したがって、これらのラジカルは、一緒にカルボニルオキシ基−C(O)−O−またはオキシカルボニル基−O−C(O)−を形成する。好ましくは、この基は直鎖状であり、2〜6個のC原子を有する。それは、したがって好ましくはアセチルオキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ、ペンタノイルオキシ、ヘキサノイルオキシ、アセチルオキシメチル、プロピオニルオキシメチル、ブチリルオキシメチル、ペンタノイルオキシメチル、2−アセチルオキシエチル、2−プロピオニルオキシ−エチル、2−ブチリルオキシエチル、3−アセチルオキシプロピル、3−プロピオニルオキシプロピル、4−アセチルオキシブチル、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル、ペントキシカルボニル、メトキシカルボニルメチル、エトキシ−カルボニルメチル、プロポキシカルボニルメチル、ブトキシカルボニルメチル、2−(メトキシカルボニル)エチル、2−(エトキシカルボニル)エチル、2−(プロポキシ−カルボニル)エチル、3−(メトキシカルボニル)プロピル、3−(エトキシカルボニル)プロピル、4−(メトキシカルボニル)−ブチルである。
【0039】
2つまたは3つ以上のCH
2基が−O−および/または−C(O)O−によって置き換えられているアルキル基は、直鎖状または分枝状であり得る。それは、好ましくは直鎖状であり、3〜12個のC原子を有する。したがって、それは、好ましくはビス−カルボキシ−メチル、2,2−ビス−カルボキシ−エチル、3,3−ビス−カルボキシ−プロピル、4,4−ビス−カルボキシ−ブチル、5,5−ビス−カルボキシ−ペンチル、6,6−ビス−カルボキシ−ヘキシル、7,7−ビス−カルボキシ−ヘプチル、8,8−ビス−カルボキシ−オクチル、9,9−ビス−カルボキシ−ノニル、10,10−ビス−カルボキシ−デシル、ビス−(メトキシカルボニル)−メチル、2,2−ビス−(メトキシカルボニル)−エチル、3,3−ビス−(メトキシカルボニル)−プロピル、4,4−ビス−(メトキシカルボニル)−ブチル、5,5−ビス−(メトキシカルボニル)−ペンチル、6,6−ビス−(メトキシカルボニル)−ヘキシル、7,7−ビス−(メトキシカルボニル)−ヘプチル、8,8−ビス−(メトキシカルボニル)−オクチル、ビス−(エトキシカルボニル)−メチル、2,2−ビス−(エトキシカルボニル)−エチル、3,3−ビス−(エトキシカルボニル)−プロピル、4,4−ビス−(エトキシカルボニル)−ブチル、5,5−ビス−(エトキシカルボニル)−ヘキシルである。
【0040】
チオアルキル基、すなわちここで1つのCH
2基が−S−によって置き換えられているものは、好ましくは直鎖状チオメチル(−SCH
3)、1−チオエチル(−SCH
2CH
3)、1−チオプロピル(=−SCH
2CH
2CH
3)、1−(チオブチル)、1−(チオペンチル)、1−(チオヘキシル)、1−(チオヘプチル)、1−(チオオクチル)、1−(チオノニル)、1−(チオデシル)、1−(チオウンデシル)または1−(チオドデシル)であり、ここで好ましくはsp
2混成ビニル炭素原子に隣接しているCH
2基は、置き換えられている。
【0041】
フルオロアルキル基は、好ましくは、式中iが1〜15の整数である直鎖状パーフルオロアルキルC
iF
2i+1、特にCF
3、C
2F
5、C
3F
7、C
4F
9、C
5F
11、C
6F
13、C
7F
15またはC
8F
17、極めて好ましくはC
6F
13である。
【0042】
前述のアルキル、アルコキシ、アルケニル、オキサアルキル、チオアルキル、カルボニルおよびカルボニルオキシ基は、アキラルな、またはキラルな基であり得る。特に好ましいキラルな基は、例えば2−ブチル(=1−メチルプロピル)、2−メチルブチル、2−メチルペンチル、3−メチルペンチル、2−エチルヘキシル、2−プロピルペンチル、特に2−メチルブチル、2−メチルブトキシ、2−メチルペントキシ、3−メチルペントキシ、2−エチルヘキソキシ、1−メチルヘキソキシ、2−オクチルオキシ、2−オキサ−3−メチルブチル、3−オキサ−4−メチルペンチル、4−メチルヘキシル、2−ヘキシル、2−オクチル、2−ノニル、2−デシル、2−ドデシル、6−メトキシオクトキシ、6−メチルオクトキシ、6−メチルオクタノイルオキシ、5−メチルヘプチルオキシ−カルボニル、2−メチルブチリルオキシ、3−メチルバレロイルオキシ、4−メチルヘキサノイルオキシ、2−クロロプロピオニルオキシ、2−クロロ−3−メチルブチリルオキシ、2−クロロ−4−メチル−バレリル−オキシ、2−クロロ−3−メチルバレリルオキシ、2−メチル−3−オキサペンチル、2−メチル−3−オキサヘキシル、1−メトキシプロピル−2−オキシ、1−エトキシプロピル−2−オキシ、1−プロポキシプロピル−2−オキシ、1−ブトキシプロピル−2−オキシ、2−フルオロオクチルオキシ、2−フルオロデシルオキシ、1,1,1−トリフルオロ−2−オクチルオキシ、1,1,1−トリフルオロ−2−オクチル、2−フルオロメチルオクチルオキシである。極めて好ましいのは、2−ヘキシル、2−オクチル、2−オクチルオキシ、1,1,1−トリフルオロ−2−ヘキシル、1,1,1−トリフルオロ−2−オクチルおよび1,1,1−トリフルオロ−2−オクチルオキシである。
【0043】
好ましいアキラルな分枝状基は、イソプロピル、イソブチル(=メチルプロピル)、イソペンチル(=3−メチルブチル)、tert.ブチル、イソプロポキシ、2−メチル−プロポキシおよび3−メチルブトキシである。
【0044】
本発明の他の好ましい態様において、R
1、R
2またはR
3は、1〜30個のC原子を有する第一、第二または第三級アルキルまたはアルコキシから選択され、ここで1個または2個以上のH原子は、任意にF、または任意にアルキル化もしくはアルコキシル化されており、4〜30個の環原子を有するアリール、アリールオキシ、ヘテロアリールもしくはヘテロアリールオキシによって置き換えられている。このタイプの極めて好ましい基は、以下の式からなる群から選択される。
【化3】
【0045】
式中、「ALK」は、1〜20個、好ましくは1〜12個のC原子、第三級基の場合においては極めて好ましくは1〜9個のC原子を有する、任意にフッ素化された、好ましくは直鎖状のアルキルまたはアルコキシを示し、点線は、これらの基が結合している環への結合を示す。これらの基中で特に好ましいのは、すべてのALK従属基が同一であるものである。
−CY
1=CY
2−は、好ましくは−CH=CH−、−CF=CF−または−CH=C(CN)−である。
ハロゲンは、F、Cl、BrまたはI、好ましくはF、ClまたはBrである。
“−CO−”、“−C(=O)−”および“−C(O)−”は、カルボニル基、すなわち
【化4】
である。
【0046】
ポリマーはまた、重合性であるかまたは架橋性の反応性基で置換されていてもよく、それは、任意にポリマーを生成するプロセスの間保護されている。このタイプの特定の好ましいポリマーは、R
1がP−Spを示す式Iで表されるものである。これらのポリマーは、半導体または電荷輸送材料として特に有用である。その理由は、それらが、例えばポリマーを半導体部品のための薄膜に加工している間またはその後のin situでの重合によって、基Pを介して架橋して、高い電荷担体移動度ならびに高い熱的、機械的および化学的安定性を有する架橋したポリマーフィルムを生成することができるからである。
【0047】
好ましくは、重合性であるかまたは架橋性の基Pは、CH
2=CW
1−C(O)−O−、CH
2=CW
1−C(O)−、
【化5】
CH
2=CW
2−(O)
k1−、CW
1=CH−C(O)−(O)
k3−、CW
1=CH−C(O)−NH−、CH
2=CW
1−C(O)−NH−、CH
3−CH=CH−O−、(CH
2=CH)
2CH−OC(O)−、(CH
2=CH−CH
2)
2CH−O−C(O)−、(CH
2=CH)
2CH−O−、(CH
2=CH−CH
2)
2N−、(CH
2=CH−CH
2)
2N−C(O)−、HO−CW
2W
3−、HS−CW
2W
3−、HW
2N−、HO−CW
2W
3−NH−、CH
2=CH−(C(O)−O)
k1−Phe−(O)
k2−、CH
2=CH−(C(O))
k1−Phe−(O)
k2−、Phe−CH=CH−、HOOC−、OCN−およびW
4W
5W
6Si−から選択され、W
1は、H、F、Cl、CN、CF
3、フェニルまたは1〜5個のC原子を有するアルキル、特にH、ClまたはCH
3であり、W
2およびW
3は、互いに独立してHまたは1〜5個のC原子を有するアルキル、特にH、メチル、エチルまたはn−プロピルであり、W
4、W
5およびW
6は、互いに独立してCl、1〜5個のC原子を有するオキサアルキルまたはオキサカルボニルアルキルであり、W
7およびW
8は、互いに独立してH、Clまたは1〜5個のC原子を有するアルキルであり、Pheは、上に定義した1つまたは2つ以上の基Lによって任意に置換されている1,4−フェニレンであり、k
1、k
2およびk
3は、互いに独立して0または1であり、k
3は好ましくは1であり、k
4は1〜10の整数である。
【0048】
あるいはまた、Pは、本発明のプロセスのために記載した条件の下で非反応性であるこれらの基の保護された誘導体である。好適な保護基は、通常の専門家に知られており、文献、例えばGreen, ’’Protective Groups in Organic Synthesis’’, John Wiley and Sons, New York (1981)に記載されており、例えばアセタールまたはケタールである。
【0049】
特に好ましい基Pは、CH
2=CH−C(O)−O−、CH
2=C(CH
3)−C(O)−O−、CH
2=CF−C(O)−O−、CH
2=CH−O−、(CH
2=CH)
2CH−O−C(O)−、(CH
2=CH)
2CH−O−
【化6】
またはその保護された誘導体である。さらなる好ましい基Pは、ビニルオキシ、アクリレート、メタクリレート、フルオロアクリレート、クロロアクリレート、オキセタンおよびエポキシ基からなる群から、極めて好ましくはアクリレートまたはメタクリレート基から選択される。
【0050】
基Pの重合を、通常の専門家に知られており、文献、例えばD. J. Broer; G. Challa; G. N. Mol, Macromol. Chem, 1991, 192, 59に記載されている方法によって行うことができる。
【0051】
「スペーサー基」の用語は、従来技術において知られており、好適なスペーサー基Spは、通常の専門家に知られている(例えばPure Appl. Chem. 73(5), 888 (2001)を参照)。スペーサー基Spは、好ましくは式Sp’−X’で表され、したがってP−Sp−はP−Sp’−X’−であり、ここで
Sp’は、非置換であるか、またはF、Cl、Br、IもしくはCNによって単置換もしくは多置換されている、30個までのC原子を有するアルキレンであり、また1つまたは2つ以上の隣接していないCH
2基が、各場合において互いに独立して、−O−、−S−、−NH−、−NR
0−、−SiR
0R
00−、−C(O)−、−C(O)O−、−OC(O)−、−OC(O)−O−、−S−C(O)−、−C(O)−S−、−CH=CH−または−C≡C−によって、Oおよび/またはS原子が互いに直接結合しないように置き換えられていることが可能であり、
【0052】
X’は、−O−、−S−、−C(O)−、−C(O)O−、−OC(O)−、−O−C(O)O−、−C(O)−NR
0−、−NR
0−C(O)−、−NR
0−C(O)−NR
00−、−OCH
2−、−CH
2O−、−SCH
2−、−CH
2S−、−CF
2O−、−OCF
2−、−CF
2S−、−SCF
2−、−CF
2CH
2−、−CH
2CF
2−、−CF
2CF
2−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR
0−、−CY
1=CY
2−、−C≡C−、−CH=CH−C(O)O−、−OC(O)−CH=CH−または単結合であり、
R
0およびR
00は、互いに独立してHまたは1〜12個のC原子を有するアルキルであり、
Y
1およびY
2は、互いに独立してH、F、ClまたはCNである。
【0053】
X’は、好ましくは−O−、−S−、−OCH
2−、−CH
2O−、−SCH
2−、−CH
2S−、−CF
2O−、−OCF
2−、−CF
2S−、−SCF
2−
、−CH
2CH
2−、−CF
2CH
2−、−CH
2CF
2−、−CF
2CF
2−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR
0−、−CY
1=CY
2−、−C≡C−または単結合、特に−O−、−S−、−C≡C−、−CY
1=CY
2−または単結合である。他の好ましい態様において、X’は、共役系を形成することができる基、例えば−C≡C−もしくは−CY
1=CY
2−、または単結合である。
【0054】
典型的な基Sp’は、例えば−(CH
2)
p−、−(CH
2CH
2O)
q−CH
2CH
2−、−CH
2CH
2−S−CH
2CH
2−または−CH
2CH
2−NH−CH
2CH
2−または−(SiR
0R
00−O)
p−であり、pは2〜12の整数であり、qは1〜3の整数であり、R
0およびR
00は上に示した意味を有する。
【0055】
好ましい基Sp’は、例えばエチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、ノニレン、デシレン、ウンデシレン、ドデシレン、オクタデシレン、エチレンオキシエチレン、メチレンオキシブチレン、エチレン−チオエチレン、エチレン−N−メチル−イミノエチレン、1−メチルアルキレン、エテニレン、プロペニレンおよびブテニレンである。
【0056】
式Iで表される部分を含有するポリマー、特に式IIで表されるものは、好ましくは式IIa
R
4−[(Ar
1−U−Ar
2)
x−(Ar
3)
y]
n−R
5 IIa
式中、U、Ar
1〜3、n、xおよびyは、式IおよびIIの意味を有し、ならびに
【0057】
R
4およびR
5は、互いに独立してR
1の意味の1つ、好ましくはF、ClまたはBrであり、または−CH
2Cl、−CHO、−CH=CH
2、−SiR’R’’R’’’、−SiX’X’’R’、−SiR’R’’X’、−SnR’R’’R’’’、−BR’R’’、−B(OR’)(OR’’)、−B(OH)
2、O−SO
2−R’、−ZnX’、−C≡CH、−C≡C−SiR’R’’R’’’もしくはP−Spを示し、ここでPおよびSpは、上記定義した通りであり、R’、R’’およびR’’’は、互いに独立して上記定義したR
0の意味の1つを有し、R’、R’’およびR’’’の2つはまた、それらが結合しているヘテロ原子と一緒に環を形成してもよく、X’およびX’’は、ハロゲン原子である、
から選択される。
【0058】
本発明のポリマーにおいて、繰り返し単位nの総数は、nの下限および上限のあらゆる組み合わせを含めて、好ましくは≧5、極めて好ましくは≧10、最も好ましくは≧50、および好ましくは500まで、極めて好ましくは1,000まで、最も好ましくは2,000までである。
【0059】
本発明のポリマーは、ホモポリマーならびにコポリマー、例えば統計またはランダムコポリマー、交互コポリマーおよびブロックコポリマー、ならびにその組み合わせを含む。
ブロックコポリマーは、例えば式Iで表される単位によって形成された1つもしくは2つ以上のブロックおよび単位Ar
3によって形成された1つもしくは2つ以上のブロックを含むかまたはそれからなってもよく、ここでAr
3は、式IIまたは本明細書中に記載した意味の1つを有する。
【0060】
特に好ましいのは、以下のグループから選択されるポリマーである:
− 単位Uまたは(Ar
1−U)または(Ar
1−U−Ar
2)または(Ar
1−U−Ar
3)または(U−Ar
2−Ar
3)または(Ar
1−U−Ar
2−Ar
3)のホモポリマーからなる、すなわち、すべての繰り返し単位は同一である、グループA、
− 同一の単位(Ar
1−U−Ar
2)および同一の単位(Ar
3)により形成されたランダムまたは交互コポリマーからなるグループB、
− 同一の単位(Ar
1−U)および同一の単位(Ar
2−Ar
3)により形成されたランダムまたは交互コポリマーからなるグループC、
− 同一の単位(U)および同一の単位(Ar
2−Ar
3−Ar
1)により形成されたランダムまたは交互コポリマーからなるグループD、
ここで、すべてのこれらのグループにおいて、U、D
1、Ar
1、Ar
2およびAr
3は、本明細書中で定義したとおりであり、グループAにおいて、Ar
1およびAr
2は、単結合とは異なり、グループB、CおよびDにおいて、Ar
1およびAr
2の1つはまた、単結合を示してもよい。
【0061】
本発明の他の観点は、式Ia
R
4Ar
1−U−Ar
2R
5 Ia
式中、U、Ar
1、Ar
2、R
4およびR
5は、式IIおよびIIaおいて示した意味を有するかまたは本明細書中に記載したその好ましい意味の一つを有する、
で表されるモノマーに関する。
【0062】
特に好ましいのは、式Iaで表され、式中R
4およびR
5が、互いに独立してCl、Br、I、O−トシレート、O−トリフレート、O−メシレート、O−ノナフレート、−SiMe
2F、−SiMeF
2、−O−SO
2Z
1、−B(OZ
2)
2、−CZ
3=C(Z
3)
2、−C≡CH、−ZnX、-C=C−Si(Z
3)
3および−Sn(Z
4)
3からなる群から選択されるモノマーであり、ここでXは、ハロゲンであり、Z
1〜4は、各々が任意に置換されているアルキルおよびアリールからなる群から選択され、2つの基Z
2はまた、環式基を形成してもよい。
【0063】
好ましくは、式Iで表される部分、ならびに式Iaで表されるモノマーならびにそれらを含有する式IIおよびIIaで表されるポリマーは、好ましい態様の以下のリストから選択される:
− A
1およびA
2の一つは、単結合であり、
− A
1およびA
2の両方は、単結合であり、
− A
1およびA
2の両方は、単結合ではなく、
【0064】
− Ar
1およびAr
2は、単結合でないときは、チオフェン−2,5−ジイル、チアゾール−2,5−ジイル、セレノフェン−2,5−ジイル、フラン−2,5−ジイル、チエノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイル、チエノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[2,3−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイルまたはセレノフェノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイルからなる群から選択され、それらのすべては、非置換であるかまたは、好ましくは本明細書中で定義したR
3で単置換もしくは多置換されている、
【0065】
− Ar
3は、1,4−フェニレン、チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェン−2,5−ジイル、チエノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイル、チエノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[2,3−b]セレノフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイル、セレノフェノ[2,3−b]チオフェン−2,5−ジイル、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン−2,6−ジイル、2,2−ジチオフェン、2,2−ジセレノフェン、ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール−5,5−ジイル、4H−シクロペンタ[2,1−b:3,4−b’]ジチオフェン−2,6−ジイル、カルバゾール−2,7−ジイル、フルオレン−2,7−ジイル、インダセノ[1,2−b:5,6−b’]ジチオフェン−2,7−ジイル、ベンゾ[1’’,2’’:4,5;4’’,5’’:4’,5’]ビス(シロロ[3,2−b:3’,2’−b’]チオフェン)−2,7−ジイル、フェナントロ[1,10,9,8−c,d,e,f,g]カルバゾール−2,7−ジイル、ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−4,7−ジイル、ベンゾ[2,1,3]セレナジアゾール−4,7−ジイル、ベンゾ[2,1,3]オキサジアゾール−4,7−ジイル、2H−ベンゾトリアゾール−4,7−ジイル、チエノ[3,4−b]ピラジン−2,5−ジイル、キノキサリン−5,8−ジイル、チエノ[3,4−b]チオフェン−4,6−ジイル、チエノ[3,4−b]チオフェン−6,4−ジイル、3,6−ジ−チエン−2−イル−ピロロ[3,4−c]ピロール−1,4−ジオンまたは[1,3]チアゾロ[5,4−d][1,3]チアゾール−2,5−ジイル、チエノ[2,1,3]チアジアゾール−2,5−ジイル、2−チア−1,3,5,8−テトラアザ−シクロペンタ[b]ナフタレン−4,9−ジイル、チエノ[3,4−c]ピロール−4,6−ジオン−1,3−ジイル、ベンゾ[lmn][3,8]フェナントロリン−1,3,6,8−テトラオン−4,9−ジイルからなる群から選択され、そのすべては、非置換であるか、または好ましくは本明細書中で定義したR
1、R
2またはR
3で単置換もしくは多置換されている、
【0066】
− nは、少なくとも5、好ましくは少なくとも10、極めて好ましくは少なくとも50、および2,000まで、好ましくは500までである。
− Mwは、少なくとも5,000、好ましくは少なくとも8,000、極めて好ましくは少なくとも10,000、および好ましくは300,000まで、極めて好ましくは100,000までである、
【0067】
− R
1およびR
2は、1〜30個のC原子を有する第一級アルキルもしくはアルコキシ、3〜30個のC原子を有する第二級アルキルもしくはアルコキシ、および4〜30個のC原子を有する第三級アルキルもしくはアルコキシからなる群から選択され、ここですべてのこれらの基中で、1個または2個以上のH原子は、任意にFによって置き換えられている、
【0068】
− R
1およびR
2は、−C(O)−R
6、−C(O)−O−R
6、−O−C(O)−R
6からなる群から選択され、ここでR
6は、1〜30個のC原子を有する直鎖状、分枝状または環状アルキルであり、ここで1個または2個以上の隣接していないC原子は、任意に−O−、−S−、−C(O)−、−C(O)−O−、−O−C(O)−、−O−C(O)−O−、−CR
0=CR
00−または−C≡C−によって置き換えられており、ここで1個または2個以上のH原子は、任意にF、Cl、Br、IまたはCNによって置き換えられており、
ここで好ましくは、R
6は、1〜30個のC原子を有する、極めて好ましくは1〜15個のC原子を有する第一級アルキル、3〜30個のC原子を有する第二級アルキルまたは4〜30個のC原子を有する第三級アルキルであり、ここですべてのこれらの基中で、1個または2個以上のH原子は、任意にFによって置き換えられている、
【0069】
− R
1およびR
2は、アリール、アリールオキシ、ヘテロアリールおよびヘテロアリールオキシからなる群から選択され、その各々は、4〜30個の環原子を有し、非置換であるか、あるいは1個または2個以上のハロゲン原子によってまたは基R
6、−OR
6、−C(O)−R
6、−C(O)−O−R
6または−O−C(O)−R
6によって置換されており、ここで、R
6は、上記定義したとおりであり、
ここで好ましくは、R
6は、1〜30個のC原子を有する、極めて好ましくは1〜15個のC原子を有する第一級アルキル、3〜30個のC原子を有する第二級アルキルまたは4〜30個のC原子を有する第三級アルキルであり、ここですべてのこれらの基中で、1個または2個以上のH原子は、任意にFによって置き換えられている、
【0070】
− R
3は、F、Cl、Br、I、CN、R
6、−C(O)−R
6、−C(O)−O−R
6または−O−C(O)−R
6であるか、あるいは、R
3は、アリール、アリールオキシ、ヘテロアリールまたはヘテロアリールオキシであり、その各々は、4〜30個の環原子を有し、非置換であるか、あるいは1個または2個以上のハロゲン原子によってまたは1個または2個以上の基R
6、−C(O)−R
6、−C(O)−O−R
6または−O−C(O)−R
6によって置換されており、ここで、R
6は、上記定義したとおりである、
【0071】
− R
0およびR
00は、HまたはC
1〜C
10アルキルから選択される、
− R
4およびR
5は、H、ハロゲン、−CH
2Cl、−CHO、−CH=CH
2、−SiR’R’’R’’’、−SnR’R’’R’’’
、−BR’R’’、−B(OR’)(OR’’)、−B(OH)
2、P−Sp、C
1〜C
20アルキル、C
1〜C
20アルコキシ、C
2〜C
20アルケニル、C
1〜C
20フルオロアルキルおよび任意に置換されているアリールまたはヘテロアリールから選択される、
【0072】
− R
4およびR
5は、互いに独立してCl、Br、I、O−トシレート、O−トリフレート、O−メシレート、O−ノナフレート、−SiMe
2F、−SiMeF
2、−O−SO
2Z
1、−B(OZ
2)
2、−CZ
3=C(Z
4)
2、−C≡CH、−ZnX、-C≡C−Si(Z
3)
3および−Sn(Z
4)
3(ここでXは、ハロゲンであり、Z
1〜4は、各々任意に置換されているアルキルおよびアリールからなる群から選択され、2つの基Z
2はまた、環式基を形成してもよい)からなる群から、極めて好ましくはBrから選択される。
【0073】
式IIで表される好ましいポリマーは、以下の式からなる群から選択される:
【化7】
式中、R
1、R
2、Ar
1、Ar
2、Ar
3およびnは、本明細書中に示した意味を有し、Ar
1、Ar
2およびAr
3は、単結合を示さない。
特に好ましくは、式IIAおよびIIBのポリマーである。
【0074】
極めて好ましい式IIおよび式IIA〜IIDのポリマーは、以下の式からなる群から選択される。:
【化8】
【0078】
【化12】
ここで、R
1、R
2、R
3、R
6およびnは、式IおよびIIにおいて示した意味または明細書中に示した好ましい意味の1つを有し、R
7およびR
8は、互いに独立して、R
3の意味または明細書中に示したその好ましい意味の1つを有する。
【0079】
式IIaで表される好ましいポリマーは、式
R
4−chain−R
5
式中、「chain」は、上記の式IIA−IIDおよび式II1−19から選択されたポリマー鎖であり、R
4およびR
5は、式IIaにおいて示した意味の1つまたは本明細書中に示した好ましい意味の1つを有する、
から選択される。
【0080】
本発明のポリマーを、当業者に知られており、文献に記載されている方法に従って、またはそれと同様にして合成することができる。他の調製方法を、例から採用することができる。例えば、それらを、アリール−アリールカップリング反応、例えば山本カップリング、鈴木カップリング、スティルカップリング、薗頭カップリング、ヘックカップリングまたはバックウォルドカップリングによって好適に調製することができる。鈴木カップリングおよび山本カップリングが、特に好ましい。
【0081】
重合させてポリマーの繰り返し単位を形成するモノマーを、当業者に知られている方法に従って調製することができる。
好ましくは、ポリマーを、式Iaで表されるモノマーまたは本明細書中に記載したその好ましい態様から調製する。
【0082】
本発明の他の観点は、式Iで表される1つもしくは2つ以上の同一であるかもしくは異なるモノマー単位または式Iaで表されるモノマーを、互いに、および/または1種もしくは2種以上のコモノマーと、重合反応において、好ましくはアリール−アリールカップリング反応においてカップリングさせることによる、ポリマーを調製する方法である。
【0083】
好適であり、好ましいコモノマーは、式
R
4−Ar
3−R
5
式中、R
4およびR
5は、式IIaの意味の一つまたは本明細書中に示した好ましい意味の1つを有し、Ar
3は、式IIaまたは式IIaにおけるArの意味の一つ、または本明細書中に示した好ましい意味の1つを有する、
で表されるものである。
【0084】
重合のための好ましい方法は、C−CカップリングまたはC−Nカップリングをもたらすもの、例えば、例えばWO 00/53656に記載されている鈴木重合、例えばT. Yamamoto et al., Progress in Polymer Science 1993, 17, 1153-1205またはWO 2004/022626 A1に記載されている山本重合、およびスティルカップリングである。例えば、直線状重合体を山本重合によって合成する場合には、2つの反応性ハロゲン化物基R
4およびR
5を有する上に記載したモノマーを、好ましくは使用する。直線状重合体を鈴木重合によって合成する場合には、好ましくは上に記載したモノマーを使用し、ここで少なくとも1つの反応性基R
4またはR
5は、ボロン酸またはボロン酸誘導体基である。
【0085】
鈴木重合を使用して、ホモポリマー、ならびに統計、交互およびブロックランダムコポリマーを調製してもよい。統計またはブロックコポリマーを、例えば式Iaで表され、ここで反応性基R
4およびR
5の一方がハロゲンであり、他方の反応性基がボロン酸またはボロン酸誘導体基である上記のモノマーから調製することができる。統計、交互およびブロックコポリマーの合成は、例えばWO 03/048225 A2またはWO 2005/014688 A2に詳細に記載されている。
【0086】
鈴木重合は、Pd(0)錯体またはPd(II)塩を使用する。好ましいPd(0)錯体は、少なくとも1つのホスフィン配位子を保有するもの、例えばPd(Ph
3P)
4である。他の好ましいホスフィン配位子は、トリス(オルト−トリル)ホスフィン、すなわちPd(o−Tol)
4である。好ましいPd(II)塩は、酢酸パラジウム、すなわちPd(OAc)
2を含む。鈴木重合を、塩基、例えば炭酸ナトリウム、リン酸カリウムまたは有機塩基、例えばテトラエチルアンモニウムカーボネートの存在下で行う。山本重合は、Ni(0)錯体、例えばビス(1,5−シクロオクタジエニル)ニッケル(0)を使用する。
【0087】
上に記載したハロゲンの代替として、式−O−SO
2Z
1で表される脱離基を使用することができ、ここでZ
1は上に記載した通りである。そのような脱離基の特定の例は、トシレート、メシレートおよびトリフレートである。
式IおよびIaで表される繰り返し単位およびモノマー、ならびに式IIおよびIIaで表されるそれらのホモポリマーおよびコポリマーの特に好適であり、好ましい合成方法を、以下に示す合成スキームにおいて例示し、ここでR、Ar
1、Ar
2およびAr
3は、式IおよびIIにおいて定義した通りである。
【0088】
2,7−ジブロモ−ベンゾ[1,2−d;4,3−d’]ビスチアゾールの調製のための合成スキームを、スキーム1において示す。
スキーム1
【化13】
【0089】
2,7−ジブロモ−ベンゾ[1,2−d;4,3−d’]ビスチアゾールの更なる官能化のための合成スキームを、スキーム2において示す。
【0091】
2,7−官能化−ベンゾ[1,2−d;4,3−d’]ビスチアゾールのための合成スキームを、スキーム3および4において示す。
【0094】
本明細書中に記載したモノマーおよびポリマーを調製する新規な方法は、本発明の他の観点である。
【0095】
本発明のポリマーをまた、混合物またはポリマーブレンドにおいて、例えばモノマー化合物と一緒に、または電荷輸送、半導性、電気伝導性、光伝導性および/もしくは発光半導性特性を有する他のポリマーと一緒に、または例えばOLED装置において中間層もしくは電荷遮断層として使用するための正孔遮断もしくは電子遮断特性を有するポリマーと共に使用することができる。したがって、本発明の他の観点は、前述の特性の1つまたは2つ以上を有する本発明の1種または2種以上のポリマーおよび1種または2種以上のさらなるポリマーを含むポリマーブレンドに関する。これらのブレンドを、従来技術に記載されており、当業者に知られている慣用の方法によって調製することができる。典型的には、ポリマーを、互いに混合するかまたは好適な溶媒に溶解し、溶液を合わせる。
【0096】
本発明の他の観点は、本明細書中に記載した1種または2種以上のポリマー、混合物またはポリマーブレンドおよび1種または2種以上の有機溶媒を含む調合物に関する。
【0097】
好ましい溶媒は、脂肪族炭化水素、塩素化炭化水素、芳香族炭化水素、ケトン、エーテルおよびその混合物である。使用することができる付加的な溶媒は、1,2,4−トリメチルベンゼン、1,2,3,4−テトラメチルベンゼン、ペンチルベンゼン、メシチレン、クメン、シメン、シクロヘキシルベンゼン、ジエチルベンゼン、テトラリン、デカリン、2,6−ルチジン、2−フルオロ−m−キシレン、3−フルオロ−o−キシレン、2−クロロベンゾトリフルオリド、ジメチルホルムアミド、2−クロロ−6フルオロトルエン、2−フルオロアニソール、アニソール、2,3−ジメチルピラジン、4−フルオロアニソール、3−フルオロアニソール、3−トリフルオロ−メチルアニソール、2−メチルアニソール、フェネトール、4−メチルアニソール、3−メチルアニソール、4−フルオロ−3−メチルアニソール、2−フルオロベンゾニトリル、4−フルオロベラトロール、2,6−ジメチルアニソール、3−フルオロベンゾニトリル、2,5−ジメチルアニソール、2,4−ジメチルアニソール、ベンゾニトリル、3,5−ジメチルアニソール、N,N−ジメチルアニリン、安息香酸エチル、1−フルオロ−3,5−ジメトキシベンゼン、1−メチルナフタレン、N−メチルピロリジノン、3−フルオロベンゾトリフルオリド、ベンゾトリフルオリド、ベンゾトリフルオリド、ジオキサン、トリフルオロメトキシベンゼン、4−フルオロベンゾトリフルオリド、3−フルオロピリジン、トルエン、2−フルオロトルエン、2−フルオロベンゾトリフルオリド、3−フルオロトルエン、4−イソプロピルビフェニル、フェニルエーテル、ピリジン、4−フルオロトルエン、2,5−ジフルオロトルエン、1−クロロ−2,4−ジフルオロベンゼン、2−フルオロピリジン、3−クロロフルオロベンゼン、3−クロロフルオロベンゼン、1−クロロ−2,5−ジフルオロベンゼン、4−クロロフルオロベンゼン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、2−クロロフルオロベンゼン、p−キシレン、m−キシレン、o−キシレンまたはo−、m−およびp−異性体の混合物を含む。比較的低い極性を有する溶媒が、一般的に好ましい。インクジェット印刷のために、高い沸点を有する溶媒および溶媒混合物が、好ましい。スピンコーティングのために、アルキル化ベンゼン、例えばキシレンおよびトルエンが、好ましい。
【0098】
特に好ましい溶媒の例は、限定されずにジクロロメタン、トリクロロメタン、モノクロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、テトラヒドロフラン、アニソール、モルホリン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、1,4−ジオキサン、アセトン、メチルエチルケトン、1,2−ジクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロエタン、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、テトラリン、デカリン、インダン、安息香酸メチル、安息香酸エチル、メシチレンおよび/またはその混合物を含む。
【0099】
ポリマーの溶液中の濃度は、好ましくは0.1〜10重量%、より好ましくは0.5〜5重量%である。任意に、当該溶液はまた、例えばWO 2005/055248 A1に記載されているように、レオロジー特性を調整するための1種または2種以上の結合剤を含む。
適切な混合および熟成の後に、溶液を、以下のカテゴリーの1つとして評価する:完全な溶液、境界的な溶液または不溶物。等高線を描画して、溶解性と不溶性とを分割する溶解度パラメーター−水素結合限界の外形を描く。溶解性領域内にある「完全な」溶媒を、例えば’’Crowley, J.D., Teague, G.S. Jr and Lowe, J.W. Jr., Journal of Paint Technology, 38, No 496, 296 (1966)’’に公表されている文献値から選択することができる。溶媒ブレンドをまた使用してもよく、’’Solvents, W.H.Ellis, Federation of Societies for Coatings Technology, p9-10, 1986’’に記載されているように同定することができる。少なくとも1種の真溶媒をブレンド中に有するのが望ましいが、そのような手順によって、本発明の両方のポリマーを溶解する「非」溶媒のブレンドがもたらされ得る。
【0100】
本発明のポリマーをまた、本明細書中に記載したデバイス中のパターン形成したOSC層において使用することができる。現代のマイクロエレクトロニクスの用途のために、小さい構造またはパターンを生成して、コスト(より大きいデバイス/単位面積)および電力消費を低下させることが、一般的に望ましい。本発明のポリマーを含む薄層のパターン形成を、例えばフォトリソグラフィー、電子ビームリソグラフィーまたはレーザーパターニング(laser patterning)によって行うことができる。
【0101】
電子または電気光学的デバイスにおいて薄層として使用するために、本発明のポリマー、ポリマーブレンドまたは調合物を、任意の好適な方法によって堆積させてもよい。デバイスの液体コーティングは、真空蒸着手法よりも望ましい。溶液堆積法が、特に好ましい。本発明の調合物によって、多数の液体コーティング手法の使用が可能になる。好ましい堆積手法は、限定されずに浸漬コーティング、スピンコーティング、インクジェット印刷、文字プレス印刷(letter-press printing)、スクリーン印刷、ドクターブレードコーティング、ローラー印刷、逆ローラー印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、ウェブ印刷(web printing)、スプレーコーティング(spray coating)、はけ塗りまたはパッド印刷を含む。インクジェット印刷は、それによって高解像度層およびデバイスを製造することが可能になるので、特に好ましい。
【0102】
本発明の選択された調合物を作成済みのデバイス基板に、インクジェット印刷またはマイクロディスペンシングによって適用してもよい。好ましくは、産業用圧電型印字ヘッド、例えば、しかし限定されずにAprion、日立工機、InkJet Technology、On Target Technology、Picojet、Spectra、Trident、Xaarによって供給されているものを使用して、有機半導体層を基板に適用してもよい。さらに、準工業ヘッド、例えばブラザー、エプソン、コニカ、セイコーインスツル、東芝TECによって製造されているものまたは単一ノズルマイクロディスペンサー、例えばMicrodropおよびMicrofabによって生産されているものを、使用してもよい。
【0103】
インクジェット印刷またはマイクロディスペンシングによって適用するために、ポリマーを、先ず好適な溶媒に溶解しなければならない。溶媒は、上に述べた要件を満たさなければならず、選択した印字ヘッドに対していかなる有害な効果をも有してはならない。さらに、溶媒は、>100℃、好ましくは>140℃およびより好ましくは>150℃の沸点を有して、印字ヘッドの内側で乾燥する溶液によって引き起こされた操作性の問題を防止しなければならない。上記で述べた溶媒とは別に、好適な溶媒は、置換および非置換のキシレン誘導体、ジ−C
1〜2−アルキルホルムアミド、置換および非置換アニソールおよび他のフェノールエーテル誘導体、置換複素環式化合物、例えば置換ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピロリジノン、置換および非置換N,N−ジ−C
1〜2−アルキルアニリンおよび他のフッ素化または塩素化芳香族化合物を含む。
【0104】
本発明のポリマーをインクジェット印刷によって堆積させるための好ましい溶媒は、1つまたは2つ以上の置換基によって置換されており、ここで当該1つまたは2つ以上の置換基中の炭素原子の総数が少なくとも3であるベンゼン環を有するベンゼン誘導体を含む。例えば、ベンゼン誘導体は、プロピル基または3つのメチル基で置換されていてもよく、いずれの場合においても、合計で少なくとも3個の炭素原子がある。
【0105】
そのような溶媒によって、ポリマーを有する溶媒を含むインクジェット流体が生成することが可能になり、それによって、噴霧の間のジェットの目詰まりおよび成分の分離が低減または防止される。溶媒(単数または複数)は、例の以下のリストから選択されたものを含んでもよい:ドデシルベンゼン、1−メチル−4−tert−ブチルベンゼン、テルピネオールリモネン、イソズレン(isodurene)、テルピノレン、シメン、ジエチルベンゼン。溶媒は溶媒混合物であり得、それは2種または3種以上の溶媒の組み合わせであり、各溶媒は好ましくは>100℃、より好ましくは>140℃の沸点を有する。そのような溶媒(単数または複数)はまた、堆積した層におけるフィルム形成を増強し、層中の欠陥を低減する。
【0106】
インクジェット流体(それは溶媒、結合剤および半導性化合物の混合物である)は、好ましくは20℃で1〜100mPa・s、より好ましくは1〜50mPa・sおよび最も好ましくは1〜30mPa・sの粘度を有する。
【0107】
本発明のポリマーまたは調合物はさらに、例えば界面活性化合物、潤滑剤、湿潤剤、分散剤、疎水剤(hydrophobing agent)、接着剤、流動性向上剤、消泡剤、脱気剤、反応性または非反応性であり得る希釈剤、補助剤、着色剤、染料または顔料、感光剤、安定剤、ナノ粒子または阻害剤から選択された1種または2種以上のさらなる構成成分または添加剤を含むことができる。
【0108】
本発明のポリマーは、光学的、電気光学的、電子的、エレクトロルミネセントまたは光ルミネセント部品またはデバイスにおける電荷輸送、半導性、電気伝導性、光伝導性または発光材料(light mitting material)として有用である。これらのデバイスにおいて、本発明のポリマーを、典型的には薄層またはフィルムとして適用する。
【0109】
したがって、本発明はまた、電子デバイスにおける半導性ポリマー、ポリマーブレンド、調合物または層の使用を提供する。当該調合物を、様々なデバイスおよび機器における高移動度の半導性材料として使用してもよい。当該調合物を、例えば半導性層またはフィルムの形態で使用してもよい。したがって、他の観点において、本発明は、電子デバイスにおいて使用するための半導性層を提供し、当該層は、本発明のポリマー、ポリマーブレンドまたは調合物を含む。層またはフィルムは、約30ミクロン未満であり得る。様々な電子デバイス用途のために、厚さは、厚さ約1ミクロン未満であり得る。当該層を、例えば電子デバイスの部分上に、前述の溶液コーティングまたは印刷手法のいずれかによって堆積させてもよい。
【0110】
本発明はさらに、本発明のポリマー、ポリマーブレンド、調合物または有機半導性層を含む電子デバイスを提供する。特に好ましいデバイスは、OFET、TFT、IC、論理回路、キャパシタ、RFIDタグ、OLED、OLET、OPED、OPV、太陽電池、レーザーダイオード、光伝導体、光検出器、電子写真装置、電子写真記録装置、有機記憶装置、センサーデバイス、電荷注入層、ショットキーダイオード、平坦化層、帯電防止フィルム、伝導性基板および伝導性パターンである。
【0111】
特に好ましい電子デバイスは、OFET、OLEDおよびOPVデバイス、特にバルクヘテロ接合(bulk heterojunction)(BHJ)OPVデバイスである。OFETにおいて、例えば、ドレインとソースとの間の活性な半導体チャネルは、本発明の層を含んでもよい。他の例として、OLEDデバイスにおいて、電荷(正孔または電子)注入または輸送層は、本発明の層を含んでもよい。
【0112】
OPVデバイスにおいて使用するために、本発明のポリマーを、好ましくはp型(電子供与)半導体およびn型(電子受容)半導体を含む(comprise)かまたは含有し(contain)、より好ましくは本質的にそれからなり、極めて好ましくは専らそれからなる調合物中で使用する。p型半導体を、本発明のポリマーによって構成する。
【0113】
n型半導体は、無機物質、例えば酸化亜鉛もしくはセレン化カドミウム、または有機物質、例えばフラーレン誘導体、例えば、以下の構造を有し、例えばG. Yu, J. Gao, J.C. Hummelen, F. Wudl, A.J. Heeger, Science 1995、第270巻、p. 1789 ffに開示されている「PCBM」もしくは「C
60PCBM」としても知られている、例えば(6,6)−フェニル−酪酸メチルエステル由来メタノC
60フラーレンのようなフラーレン誘導体、または、例えばC
70フラーレン基を有する構造的に類似した化合物(C
70PCBM)、またはポリマーであり得る(例えばCoakley, K. M.およびMcGehee, M. D. Chem. Mater. 2004, 16, 4533を参照)。
【化17】
【0114】
このタイプの好ましい材料は、本発明のポリマーの、C
60もしくはC
70フラーレンまたは修飾フラーレン、例えばPCBMとのブレンドまたは混合物である。好ましくは、ポリマー:フラーレンの比率は、重量比で2:1〜1:2、より好ましくは重量比で1.2:1〜1:1.2、最も好ましくは重量比で1:1である。配合された混合物について、任意のアニーリングステップが、ブレンド形態およびしたがってOPVデバイス性能を最適化するために必要であり得る。
【0115】
OPVデバイスは、例えば文献から知られている任意のタイプであり得る[例えばWaldauf et al., Appl. Phys. Lett. 89, 233517 (2006)を参照]。
【0116】
本発明の第1の好ましいOPVデバイスは、以下のものを含む:
− 一方が透明である、低い仕事関数の電極(11)(例えば金属、例えばアルミニウム)および高い仕事関数の電極(12)(例えばITO)、
【0117】
− 好ましくはOSC材料から選択され、電極(11、12)間に位置する正孔輸送材料および電子輸送材料を含む層(13)(また「活性層」と称される);当該活性層は、例えば二重層もしくは2つの別個の層またはp型およびn型半導体のブレンドもしくは混合物として存在することができ、バルクヘテロ接合(BHJ)を形成する(例えばCoakley, K. M.およびMcGehee, M. D. Chem. Mater. 2004, 16, 4533を参照)、
【0118】
− 例えばPEDOT:PSS(ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン):ポリ(スチレンスルホネート))のブレンドを含み、活性層(13)と高い仕事関数の電極(12)との間に位置して、高い仕事関数の電極の仕事関数を修正して、正孔についての抵抗接点を提供する、任意の導電性ポリマー層(14)、
− 電子についての抵抗接点を提供するための、活性層(13)に面する低い仕事関数の電極(11)の側の任意のコーティング(15)(例えばLiFの)。
【0119】
本発明の第2の好ましいOPVデバイスは、逆OPVデバイスであり、以下のものを含む:
− 一方が透明である、低い仕事関数の電極(21)(例えば金属、例えば金)および高い仕事関数の電極(22)(例えばITO)、
− 正孔輸送材料および電子輸送材料を含み、好ましくはOSC材料から選択され、電極(21、22)間に位置する層(23)(また「活性層」と称される);当該活性層は、例えば二重層もしくは2つの別個の層またはp型およびn型半導体のブレンドもしくは混合物として存在することができ、BHJを形成する、
【0120】
− 例えばPEDOT:PSSのブレンドを含み、活性層(23)と低い仕事関数の電極(21)との間に位置して、電子についての抵抗接点を提供する、任意の導電性ポリマー層(24)、
− 正孔についての抵抗接点を提供するための、活性層(23)に面する高い仕事関数の電極(22)の側の任意のコーティング(25)(例えばTiO
xの)。
【0121】
本発明のOPVデバイスにおいて、p型およびn型半導体材料を、好ましくは、上で記載したように、材料、例えばポリマー/フラーレン系から選択する。二重層がブレンドである場合には、任意のアニーリングステップが、デバイス性能を最適化するために必要であり得る。
【0122】
本発明の化合物、調合物および層はまた、OFETにおいて半導性チャネルとして使用するのに適している。したがって、本発明はまた、ゲート電極、絶縁(またはゲート絶縁体)層、ソース電極、ドレイン電極および、ソース電極とドレイン電極とを接続する有機半導性チャネルを含むOFETであって、有機半導性チャネルが、本発明のポリマー、ポリマーブレンド、調合物または有機半導性層を含む、前記OFETを提供する。OFETの他の特徴は、当業者に周知である。
【0123】
OSC材料がゲート誘電体とドレインおよびソース電極との間に薄膜として配置されているOFETは、一般的に知られており、例えばUS 5,892,244、US 5,998,804、US 6,723,394および背景の章において引用されている参考文献に記載されている。利点、例えば本発明の化合物の可溶特性を使用した低コスト生産およびしたがって大きい表面の加工性により、これらのFETの好ましい用途は、例えば集積回路工学、TFTディスプレイおよびセキュリティ用途である。
【0124】
OFETデバイス中のゲート、ソースおよびドレイン電極ならびに絶縁および半導性層を、任意の順序で配置してもよく、ただしソースおよびドレイン電極をゲート電極から絶縁層によって分離させ、ゲート電極および半導体層は共に、絶縁層と接触しており、ソース電極およびドレイン電極は共に、半導性層と接触している。
【0125】
本発明のOFETデバイスは、好ましくは以下のものを含む:
− ソース電極、
− ドレイン電極、
− ゲート電極、
− 半導性層、
− 1つまたは2つ以上のゲート絶縁体層、
− 任意に基板。
ここで半導体層は、好ましくは、本明細書中に記載したポリマー、ポリマーブレンドまたは調合物を含む。
【0126】
OFETデバイスは、最上部のゲートデバイスまたは底部のゲートデバイスであり得る。OFETデバイスの好適な構造および製造方法は、当業者に知られており、文献、例えばUS 2007/0102696 A1に記載されている。
【0127】
ゲート絶縁体層は、好ましくはフルオロポリマー、例えば商業的に入手できるCytop 809M(登録商標)またはCytop 107M(登録商標)(旭硝子から)を含む。好ましくは、ゲート絶縁体層を、例えばスピンコーティング、ドクターブレーディング、ワイヤーバーコーティング(wire bar coating)、噴霧もしくは浸漬コーティングまたは他の既知の方法によって、絶縁体材料および1個または2個以上のフッ素原子を有する1種または2種以上の溶媒(フルオロ溶媒(fluorosolvent))、好ましくはパーフルオロ溶媒(perfluorosolvent)を含む調合物から堆積させる。
【0128】
好適なパーフルオロ溶媒は、例えばFC75(登録商標)(Acrosから入手可能、カタログ番号12380)である。他の好適なフルオロポリマーおよびフルオロ溶媒は、従来技術において知られており、例えばパーフルオロポリマーTeflon AF(登録商標)1600もしくは2400(DuPontから)またはFluoropel(登録商標)(Cytonixから)またはパーフルオロ溶媒FC 43(登録商標)(Acros、番号12377)である。特に好ましいのは、例えばUS 2007/0102696 A1またはUS 7,095,044に開示されているように、1.0〜5.0、極めて好ましくは1.8〜4.0の低い誘電率(または誘電定数)を有する有機誘電材料(「低いk材料」)である。
【0129】
セキュリティ用途において、本発明の半導性材料を有するOFETおよび他のデバイス、例えばトランジスタまたはダイオードを、RFIDタグまたはセキュリティマーキングのために使用して、有価証券、例えば銀行券、クレジットカードまたは身分証明書、国家のID文書、免許証または金銭的価値を有する任意の製品、例えば切手、チケット、株式、小切手などを確証し、偽造を防止することができる。
【0130】
あるいはまた、本発明の材料を、OLEDにおいて、例えばフラットパネルディスプレイ用途におけるアクティブディスプレイ材料として、またはフラットパネルディスプレイ、例えば液晶ディスプレイのバックライトとして使用することができる。一般的なOLEDを、多層構造を使用して実現する。発光層は、一般的に1つまたは2つ以上の電子輸送および/または正孔輸送層の間にはさまれている。電気的電圧を印加することによって、電荷担体としての電子および正孔は、発光相の方向に移動し、ここでそれらの再結合によって、発光層中に含有されるルモフォア(lumophor)単位の励起およびしたがってルミネセンスがもたらされる。
【0131】
本発明の化合物、材料およびフィルムを、それらの電気的および/または光学的特性に対応して、電荷輸送層の1つもしくは2つ以上において、および/または発光層において使用してもよい。さらに、本発明の化合物、材料およびフィルムがそれら自体エレクトロルミネセント特性を示すかまたはエレクトロルミネセント基もしくは化合物を含む場合には、発光層内でのそれらの使用は、特に有利である。OLEDにおいて使用するのに適しているモノマー、オリゴマーおよびポリマー化合物または材料の選択、特徴づけおよび加工は、当業者によって一般的に知られている。例えばMeerholz, Synthetic Materials, 111-112, 2000, 31-34, Alcala, J. Appl. Phys., 88, 2000, 7124-7128およびそこに引用されている文献を参照。
【0132】
他の使用において、本発明の材料、特に光ルミネセント特性を示すものを、例えばEP 0 889 350 A1に、またはC. Weder et al., Science, 279, 1998, 835-837によって記載されているように、ディスプレイデバイスにおいて光源の材料として使用してもよい。
【0133】
本発明のさらなる観点は、本発明の化合物の酸化形態および還元形態の両方に関する。電子の損失または獲得のいずれかの結果、高い伝導性を有する高度に非局在化されたイオン形態の生成がもたらされる。これは、一般的なドーパントへの接触で生じ得る。ドーピングの好適なドーパントおよび方法は、例えばEP 0 528 662、US 5,198,153またはWO 96/21659から当業者に知られている。
【0134】
ドーピングプロセスは、典型的には半導体材料を酸化還元反応において酸化剤または還元剤で処理して、材料中に非局在化されたイオン中心を形成し、対応する対イオンは、適用されたドーパントから誘導されることを意味する。好適なドーピング方法は、例えばドーピング蒸気への大気圧における、または減圧における曝露、ドーパントを含有する溶液中での電気化学的ドーピング、ドーパントを半導体材料と接触させて熱的に拡散させること、およびドーパントの半導体材料中へのイオン注入を含む。
【0135】
電子を担体として使用する場合には、好適なドーパントは、例えばハロゲン(例えばI
2、Cl
2、Br
2、ICl、ICl
3、IBrおよびIF)、ルイス酸(例えばPF
5、AsF
5、SbF
5、BF
3、BCl
3、SbCl
5、BBr
3およびSO
3)、プロトン酸、有機酸またはアミノ酸(例えばHF、HCl、HNO
3、H
2SO
4、HClO
4、FSO
3HおよびClSO
3H)、遷移金属化合物(例えばFeCl
3、FeOCl、Fe(ClO
4)
3、Fe(4−CH
3C
6H
4SO
3)
3、TiCl
4、ZrCl
4、HfCl
4、NbF
5、NbCl
5、TaCl
5、MoF
5、MoCl
5、WF
5、WCl
6、UF
6およびLnCl
3(ここでLnはランタノイドである)、アニオン(例えばCl
−、Br
−、I
−、I
3−、HSO
4−、SO
42−、NO
3−、ClO
4−、BF
4−、PF
6−、AsF
6−、SbF
6−、FeCl
4−、Fe(CN)
63−および様々なスルホン酸のアニオン、例えばアリール−SO
3−である。
【0136】
正孔を担体として使用する場合には、ドーパントの例は、カチオン(例えばH
+、Li
+、Na
+、K
+、Rb
+およびCs
+)、アルカリ金属(例えばLi、Na、K、RbおよびCs)、アルカリ土類金属(例えばCa、SrおよびBa)、O
2、XeOF
4、(NO
2+)(SbF
6−)、(NO
2+)(SbCl
6−)、(NO
2+)(BF
4−)、AgClO
4、H
2IrCl
6、La(NO
3)
3・6H
2O、FSO
2OOSO
2F、Eu、アセチルコリン、R
4N
+(Rはアルキル基である)、R
4P
+(Rはアルキル基である)、R
6As
+(Rはアルキル基である)およびR
3S
+(Rはアルキル基である)である。
【0137】
本発明の化合物の伝導性形態を、OLED用途における電荷注入層およびITO平坦化層、フラットパネルディスプレイのためのフィルムおよびタッチスクリーン、帯電防止フィルム、印刷された伝導性基板、電子的用途、例えば印刷回路板およびコンデンサーにおけるパターンまたは区域を含むが、これらに限定されない用途における有機「金属」として使用することができる。
【0138】
本発明の化合物および調合物はまた、例えばKoller et al., Nature Photonics 2008(2008年9月28日にオンラインで公表された)に記載されているように、有機プラスモン発光ダイオード(OPED)において使用するのに好適であり得る。
【0139】
他の使用において、本発明の材料を、例えばUS 2003/0021913に記載されているように、LCDまたはOLEDデバイスにおける整列層において、または整列層として、単独でまたは他の材料と一緒に使用することができる。本発明の電荷輸送化合物の使用によって、整列層の電気伝導率を増大させることができる。LCDにおいて使用した場合には、この増大した電気伝導率によって、切り替え可能なLCDセルにおける悪影響の残留dc効果を低減させ、画像固着(image sticking)を抑制させるか、または、例えば強誘電体LCDにおいては、強誘電体LCの自発的な分極電荷の切り替えによって発生した残留電荷を低減させることができる。
【0140】
整列層上に提供された発光材料を含むOLEDデバイスにおいて使用した場合には、この増大した電気伝導率によって、発光材料のエレクトロルミネセンスを増強させることができる。メソゲン性または液晶特性を有する本発明の化合物または材料は、上に記載したように配向した異方性フィルムを形成することができ、それは、前記異方性フィルム上に提供された液晶媒体における整列を誘発または増強するための整列層として特に有用である。本発明の材料をまた、US 2003/0021913に記載されているように、光配向層において、または光配向層として使用するための光異性体化可能な(photoisomerisable)化合物および/または発色団と組み合わせてもよい。
【0141】
他の使用において、本発明の材料、特にそれらの水溶性誘導体(例えば極性もしくはイオン性側基を有する)またはイオン的にドープした形態を、DNA配列を検出し、識別するための化学的センサーまたは材料として使用することができる。そのような使用は、例えばL. Chen, D. W. McBranch, H. Wang, R. Helgeson, F. Wudlおよび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およびA. J. Heeger, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 49;N. DiCesare, M. R. Pinot, K. S. SchanzeおよびJ. R. Lakowicz, Langmuir 2002, 18, 7785;D. T. McQuade, A. E. Pullen, T. M. Swager, Chem. Rev. 2000, 100, 2537に記載されている。
【0142】
文脈が他に明白に示さない限り、本明細書中で使用した用語の複数形は、本明細書中で単数形を含むものと解釈するべきであり、逆もまた同様である。
本明細書の記載および特許請求の範囲の全体にわたって、「含む(comprise)」および「含有する(contain)」の語ならびに例えば当該語の変化形、例えば「含む(comprising)」および「含む(comprises)」は、「含むがこれらには限定されない」を意味し、他の構成成分を除外することを意図しない(および除外しない)。
【0143】
本発明の先の態様に対する変法を、尚本発明の範囲内にある一方で、なすことができることが、認識される。本明細書中に開示した各特徴は、他に述べない限り同一であるか、同等であるかまたは同様の目的を果たす代替の特徴によって置き換えられ得る。したがって、他に述べない限り、開示した各特徴は、同等であるかまたは同様の特徴の包括的な一連のもののみの1つの例である。
【0144】
本明細書中に開示したすべての特徴を、そのような特徴および/またはステップの少なくともいくつかが相互に排他的である組み合わせを除き、あらゆる組み合わせにおいて組み合わせてもよい。特に、本発明の好ましい特徴は、本発明のすべての観点に適用可能であり、あらゆる組み合わせにおいて使用され得る。同様に、本質的でない組み合わせにおいて記載した特徴を、別個に(組み合わせにおいてではなく)使用してもよい。
【0145】
上に記載した特徴の、特に好ましい態様の多くが、独立して進歩性を有し、本発明の態様の一部であるに過ぎないわけではないことが、認識される。独立した保護が、これらの特徴について、目下クレームされているあらゆる発明に加えて、またはその代替として求められ得る。
【0146】
本発明をここで、以下の例への参照によってより詳細に記載し、それは例示的であるに過ぎず、本発明の範囲を限定しない。
【0147】
例1
1.1 2−トリイソプロピルシラニル−チアゾール
【化18】
【0148】
−78℃の無水テトラヒドロフラン(800cm
3)中2−ブロモ−チアゾール(20.5cm
3、230mmol)の溶液に、n−ブチルリチウム(ヘキサン中2.5M、100cm
3、250mmol)を7分間にわたり滴加する。添加後、混合物を、1時間−78℃で攪拌する。トリイソプロピルシリルトリフラート(79.5cm
3、300mmol)を滴加し、反応混合物を−78℃で1時間攪拌し、そして23℃に温める。反応混合物を水(500cm
3)に注ぎ、ジエチルエーテル(3×250cm
3)で抽出する。組み合わせた有機抽出物を炭酸水素ナトリウム水溶液、ブラインで洗浄し、無水硫酸マグネシウム上で乾燥し、ろ過し、真空で溶媒を除去し、焦げ茶色の油が得られる。残留物を真空(80℃、0.5mBar)で蒸留し、2−トリイソプロピルシラニル−チアゾールが淡黄色の油として得られる(30g、55%)。
1H NMR (300 MHz, CDCl
3) 1.12 - 1.17 (18H, m, CH
3), 1.39 - 1.53 (3H, m, CH), 7.55 (1H, d, ArH, J 3.0), 8.17 (1H, d, ArH, J 3.0).
【0149】
1.2 5−ヨード−2−トリイソプロピルシラニル−チアゾール
【化19】
【0150】
−78℃の無水テトラヒドロフラン(1000cm
3)中2−トリイソプロピルシラニル−チアゾール(55g、230mmol)の溶液に、n−ブチルリチウム(ヘキサン中2.5M、109cm
3、270mmol)を滴加する。添加後、混合物を2時間−78℃で攪拌する。1,2−ジヨードエタン(77g、270mmol)を一度に添加し、反応混合物を−78℃で1時間攪拌し、そして17時間にわたり23℃に温める。反応混合物を酢酸エチル(500cm
3)で希釈し、炭酸水素ナトリウム水溶液、ブラインで洗浄し、無水硫酸マグネシウム上で乾燥し、ろ過し、真空で溶媒を除去し、焦げ茶色の油が得られる。残留物をカラムクロマトグラフィー(40−60ガソリンから1:1 40−60ガソリン:ジクロロメタン)で精製し、5−ヨード−2−トリイソプロピルシラニル−チアゾールを非常に淡い黄色の固体として得る(65g、78%)。
1H NMR (300 MHz, CDCl
3) 1.10 - 1.16 (18H, m, CH
3), 1.34 - 1.48 (3H, m, CH), 8.10 (1H, s).
【0151】
1.3 2,2’−ビス−トリイソプロピルシラニル−[5,5’]ビチアゾリル
【化20】
【0152】
−78℃の無水ジエチルエーテル(2000cm
3)中5−ヨード−2−トリイソプロピルシラニル−チアゾール(50g、136mmol)の溶液に、n−ブチルリチウム(ヘキサン中2.5M、65.3cm
3、163mmol)を30分間にわたり滴加する。添加後、混合物を2時間−78℃で攪拌する。無水塩化銅(II)(22.0g、163mmol)を一度に添加し、反応混合物を−78℃で1時間攪拌し、そして17時間にわたり23℃に温める。反応混合物を塩酸(1M、1000cm
3)中に注ぎ、有機物を酢酸エチル(3×500cm
3)で抽出する。組み合わせた有機抽出物をブラインで洗浄し、無水硫酸マグネシウム上で乾燥し、ろ過し、真空で溶媒を除去し、油性の残留物が得られ、それを粉砕し、エタノールを用いて懸濁液を形成する。固体をろ過により回収し、真空乾燥させ、2,2’−ビス−トリイソプロピルシラニル−[5,5’]ビチアゾリルが淡黄色の固体として得られる(15g、46%)。
1H NMR (300 MHz, CDCl
3) 1.12 - 1.20 (36H, m, CH
3), 1.48 - 1.58 (6H, m, CH), 8.20 (2H, s).
【0153】
1.4 4,4’−ジヨード−2,2’−ビス−トリイソプロピルシラニル−[5,5’]ビチアゾリル
【化21】
【0154】
−40℃のn−ブチルリチウム(ヘキサン中2.5M、25.0cm
3、62mmol)に、無水テトラヒドロフラン(800cm
3)中2,2’−ビス−トリイソプロピルシラニル−[5,5’]ビチアゾリル(10g、21mmol)の溶液を添加する。添加後、反応混合物を−40℃で30分間攪拌する。リチウムジイソプロピルアミド(テトラヒドロフラン/ヘプタン/エチルベンゼン中2.0M、62.4cm
3、125mmol)を滴加し、そして反応混合物を−40℃で1時間攪拌する。そして反応混合物に無水テトラヒドロフラン(200cm
3)中ジヨードエタン(35.2g、125mmol)溶液を滴加する。添加後、混合物を1時間−40℃で攪拌し、そして17時間にわたり23℃に温める。反応混合物を水(300cm
3)中に注ぎ、混合物を真空濃縮する。有機物を酢酸エチル(3×500cm
3)で抽出し、組み合わせた抽出物を硫酸ナトリウム水溶液、ブラインで洗浄し、無水硫酸マグネシウム上で乾燥し、ろ過し、真空で溶媒を除去し、茶色の油性の残留物が得られる。粗材料をカラムクロマトグラフィー(40−60ガソリンから3:2 40−60ガソリン:ジクロロメタン)により精製し、4,4’−ジヨード−2,2’−ビス−トリイソプロピルシラニル−[5,5’]ビチアゾリルが淡黄色の固体として得られる(6.12g、40%)。
1H NMR (300 MHz, CDCl
3) 1.11 - 1.21 (36H, m, CH
3), 1.38 - 1.55 (6H, m, CH).
【0155】
1.5 4,5−ジヘプチル−ベンゾ[1,2−d;4,3−d’]ビスチアゾール
【化22】
【0156】
4,4’−ジヨード−2,2’−ビス−トリイソプロピルシラニル−[5,5’]ビチアゾリル(1.0g、1.4mmol)、酢酸パラジウム(II)(31mg、0.14mmol)、無水N,N−ジメチルホルムアミド(6cm
3)、ヘキサデカ−8−イン(911mg、4.1mmol)およびN,N−ジシクロヘキシルメチルアミン(0.88cm
3、4.1mmol)の混合物を10分間脱気する。そして混合物を200℃でマイクロ波反応器(Initiator、Biotage AB)内で60分間加熱する。混合物を冷却し、塩酸(2M、50cm
3)に注ぎ、有機物をジクロロメタン(2×50cm
3)で抽出する。組み合わせた抽出物を無水硫酸マグネシウム上で乾燥し、ろ過し、真空で溶媒を除去する。粗材料をカラムクロマトグラフィー(40−60ガソリンからジクロロメタン)により精製する。精製材料をフッ化テトラブチルアンモニウム三水和物(1.5g、4.8mmol)およびテトラヒドロフラン(40cm
3)と70℃で1時間攪拌することにより脱保護する。混合物を冷却し、水(50cm
3)を添加し、有機物をジクロロメタン(2×100cm
3)で抽出する。組み合わせた抽出物を無水硫酸マグネシウム上で乾燥し、ろ過し、真空で溶媒を除去する。粗材料をカラムクロマトグラフィー(40−60ガソリンからジクロロメタン)により精製し、4,5−ジヘプチル−ベンゾ[1,2−d;4,3−d’]ビスチアゾールが淡黄色の固体として得られる(185mg、35%)。
1H NMR (300 MHz, CDCl
3) 0.84 - 0.93 (6H, m, CH
3), 1.24 - 1.44 (12H, m, CH
2), 1.45 - 1.57 (4H, m, CH
2), 1.65 - 1.80 (4H, m, CH
2), 3.25 - 3.35 (4H, m, CH
2), 9.00 (2H, s, ArH);
13C NMR (300 MHz, CDCl
3) 14.2, 22.7, 29.3, 29.7, 30.2, 31.6, 31.9, 124.0, 134.1, 151.2, 151.8.
【0157】
例2
2.1 ブタ−2−イン二酸ビス−(2−エチル−ヘキシル)エステル
【化23】
【0158】
アセチレンジカルボキシル酸(25.0g、219mmol)、エチルヘキサノール(103cm
3、660mmol)、無水トルエン(100cm
3)および硫酸(10cm
3)の混合物をDean−Stark条件下で17時間還流加熱する。混合物を冷却し、ブライン(200cm
3)を添加し、生成物をエーテル(2×250cm
3)で抽出する。組み合わせた有機抽出物を無水硫酸マグネシウム上で乾燥し、ろ過し、真空で溶媒を除去し、茶色の油が得られる。残留物を真空(144℃、0.07mBar)で蒸留し、ブタ−2−イン二酸ビス−(2−エチル−ヘキシル)エステルが淡黄色の油として得られる(31.9g、36%)。
1H NMR (300 MHz, CDCl
3) 0.85 - 0.95 (12H, m, CH
3), 1.23 - 1.41 (16H, m, CH
2), 1.57 - 1.70 (2H, m, CH), 4.11 - 4.21 (4H, m, OCH
2);
13C NMR (300 MHz, CDCl
3) 10.9, 14.0, 22.9, 23.5, 28.8, 30.1, 38.6, 69.2, 74.7, 152.1.
【0159】
2.2 ベンゾ[1,2−d;4,3−d’]ビスチアゾール−4,5−ジカルボキシル酸 ビス−(2−エチル−ヘキシル)エステル
【化24】
【0160】
4,4’−ジヨード−2,2’−ビス−トリイソプロピルシラニル−[5,5’]ビチアゾリル(250mg、0.34mmol)、酢酸パラジウム(II)(8mg、0.03mmol)、無水N,N−ジメチルホルムアミド(1.5cm
3)、ブタ−2−イン二酸ビス−(2−エチル−ヘキシル)エステル(346mg、1.0mmol)およびN,N−ジシクロヘキシルメチルアミン(0.22cm
3、1.0mmol)の混合物を10分間脱気する。そして混合物を200℃でマイクロ波反応器内で60分間加熱する。混合物に、フッ化テトラブチルアンモニウム三水和物(0.3g、0.95mmol)を添加し、反応混合物を70℃で1時間加熱する。混合物を冷却し、水(30cm
3)を添加し、有機物をジクロロメタン(2×50cm
3)で抽出する。組み合わせた抽出物を無水硫酸マグネシウム上で乾燥し、ろ過し、真空で溶媒を除去する。粗材料をカラムクロマトグラフィー(40−60ガソリンからジクロロメタン)により精製し、ベンゾ[1,2−d;4,3−d’]ビスチアゾール−4,5−ジカルボキシル酸ビス−(2−エチル−ヘキシル)エステルが淡黄色の固体として得られる(18mg、9%)。
1H NMR (300 MHz, CDCl
3) 0.78 - 1.89 (30H, m, CH, CH
2 および CH
3), 4.31 - 4.44 (4H, m, OCH
2), 9.17 (2H, s, ArH).
【0161】
例3
3.1 2,7−ジブロモ−4,5−ジヘプチル−ベンゾ[1,2−d;4,3−d’]ビスチアゾール
【化25】
【0162】
−78℃の無水テトラヒドロフラン(5cm
3)中4,5−ジヘプチル−ベンゾ[1,2−d;4,3−d’]ビスチアゾール(50mg、0.13mmol)の溶液に、n−ブチルリチウム(ヘキサン中1.6M、0.18cm
3、0.28mmol)を滴加する。添加後、混合物を−78℃で15分間攪拌し、四臭化炭素(102mg、0.31mmol)を一度に添加する。そして混合物を−78℃で10分間攪拌する。メタノール(20cm
3)を添加し、反応混合物を23℃で30分間攪拌する。水(50cm
3)を添加し、有機物をジクロロメタン(2×50cm
3)で抽出する。組み合わせた抽出物を無水硫酸マグネシウム上で乾燥し、ろ過し、真空で溶媒を除去する。粗材料をカラムクロマトグラフィー(40−60ガソリンからジクロロメタン)により精製し、続いてジクロロメタンからメタノール内に沈殿させ、2,7−ジブロモ−4,5−ジヘプチル−ベンゾ[1,2−d;4,3−d’]ビスチアゾールがオフホワイトの固体として得られる(42mg、60%)。
1H NMR (300 MHz, CDCl
3) 0.83 - 0.94 (6H, m, CH
3), 1.22 - 1.51 (16H, m, CH
2), 1.59 - 1.73 (4H, m, CH
2), 3.12 - 3.22 (4H, m, CH
2);
13C NMR (300 MHz, CDCl
3) 14.2, 22.7, 29.2, 29.3, 29.9, 31.3, 31.9, 126.1, 134.2, 135.4, 150.7.
【0163】
3.2 ポリ{4,7−5,6−ビス−オクチルオキシ−ベンゾ[1,2,5]チアジアゾール}−co−{2,5−チエニル}−co−{2,7−4,5−ジヘプチル−ベンゾ[1,2−d;4,3−d’]ビスチアゾール}
【化26】
【0164】
2,7−ジブロモ−4,5−ジヘプチル−ベンゾ[1,2−d;4,3−d’]ビスチアゾール(91.4mg、0.167mmol)、2,5−ビス−トリメチルスタンニル−チオフェン(137.1mg、0.335mmol)、4,7−ジブロモ−5,6−ビス−オクチルオキシ−ベンゾ[1,2,5]チアジアゾール(92.1mg、0.167mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(6.1mg、0.07mmol)、トリ(o−トリル)ホスフィン(8.1mg、0.03mmol)およびクロロベンゼン(4.5cm
3)の混合物を10分間脱気する。そして混合物を170℃でマイクロ波反応器(Initiator、BiotageAB)内で30分間加熱する。混合物を冷却し、攪拌メタノール(100cm
3)中に注ぎ、沈殿物を30分間攪拌する。そして固体がろ過により得られ、メタノール(100cm
3)で洗浄し、黒色の固体が得られる。粗ポリマーをろ過によって固体を回収し、メタノール(100cm
3)で洗浄すると、黒い固体が得られる。粗ポリマーをアセトン、メタノール、40−60ガソリンおよびクロロホルムによるソックスレー抽出によって洗浄する。クロロホルム抽出物を攪拌メタノール(400cm
3)中に沈殿させる。ろ過によってポリマーを回収し、真空乾燥させ、ポリ{4,7−5,6−ビス−オクチルオキシ−ベンゾ[1,2,5]チアジアゾール}−co−{2,5−チエニル}−co−{2,7−4,5−ジヘプチル−ベンゾ[1,2−d;4,3−d’]ビスチアゾール}が黒い個体として得られる。(80mg、51%)。GPC(トリクロロベンゼン、140℃)M
n=3,700g/mol、M
w=5,900g/mol、pd=1.60。