基于四芳基引达省并二噻吩的多环聚合物及其用途制造技术

本发明专利技术涉及包含基于四芳基引达省并二噻吩结构单元的化合物，此种化合物的合成以及它们在有机电子器件中的用途。本发明专利技术还涉及包含此种化合物的有机电子器件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含基于四芳基引达省(indaceno)并二噻吩的结构单元的化合物，此种化合物的合成以及它们在有机电子器件中的用途。本专利技术还涉及包含此种化合物的有机电子器件。现有技术背景和描述近年来，已经做出了大量努力来开发有机半导体(OSC)材料以便能够生产更多用途、较低成本的电子器件。此种材料应用在很宽范围的器件或设备中，仅举几个例子，例如有机场效应晶体管(OFET)、有机发光二极管(OLED)、光探测器、有机光伏(OPV)电池、传感器、存储元件和逻辑电路。有机半导体材料通常以例如50至300nm厚度的薄层形式存在于电子器件中。由于其良好的半导体性能，多环芳族化合物，或者作为“小分子”(例如并五苯)，或者以聚合物的形式(例如聚(己基噻吩))，广泛用于有机电子学中，然而，这些材料具有很多缺点，其阻碍了大规模的商品化生产。通常这些多环芳族化合物的特征在于低溶解度并因此常常仅可以通过气相沉积方法加工。此外，它们还难于合成并且在某些情况下，例如并五苯，对氧化极其敏感。除此之外，它们的电荷载流子迁移率和通/断比仍留有改进的空间。一类有前景的共轭聚合物基于茚并芴单元并在S.Setayesh等，Macromolecules2000，33，2016-2020(DOI:10.1021/ma9914366)中首次被报道为用于在电致发光应用中蓝光发射的候选材料。WO2007/131582中也已经公开了茚并芴共聚物，其用于在晶体管器件中作为有机半导体材料。包含引达省并噻吩单元的聚合物已经被公开在例如WO2012/174561中；WO2012/088698中；EP2075274A1中；W.Wen等人，Chem.Commun.，2013，49，7192(DOI:10.1039/c3cc43229g)中；C.Y.Yu等人，Chem.Mater.2009，21，3262-3269(DOI:10.1021/cm9007798)中；C.P.Chen等人，J.Am.Chem.Soc.2008，130，12828-12833中；Y.Sun等人，J.Mater.Chem.，2011，21，13247(DOI:10.1039/c1jm11564b)中；J.H.Tsai等人，JournalofPolymerScience:PartA:PolymerChemistry，第48卷，2351-2360(2010)(DOI:10.1002/pola.24002)中；Y.Zhang等人，Macromolecules2011，44，4752-4758(DOI:10.1021/ma2008699)中；S.H.Chan等人，Macromolecules2008，41，5519-5526(DOI:10.1021/ma800494k)中；I.McCulloch等人，NatureMaterials，第5卷，2006年4月，第328-333页(DOI:10.1038/nmat1612)；和Y.C.Chen等，J.Sol.EnergyEng.132(2)，021103(2010年5月3日)(DOI:10.1115/1.4001150)中。但是，所报道的电荷载流子迁移率最高达到0.2cm2/Vs，而绝大多数所报道的值远低于0.1cm2/Vs。因此本专利技术的目的是提供用于电子器件中的新的有机半导体材料。优选地，此种新的有机半导体材料的特征在于在电子器件中良好加工性能、高电荷载流子迁移率、高通/断比、良好氧化稳定性和长生命周期中的一个或多个方面的有利的性能。另外，本专利技术的目的是扩展对于专业人员而言可获得的半导体材料的范围。由以下详细的描述和实例，本专利技术的其他目的对于专业人员是立即显而易见的。专利技术概述本专利技术的专利技术人现已令人惊奇地发现以上目的可以由本申请的化合物单独或者以任何组合的方式实现。因此，本申请提供了包含至少一种选自式(I-a)和式(I-b)的结构单元M的化合物其中X1和X2彼此独立地是S或Se；Ar1、Ar2、Ar3和Ar4彼此独立地是芳基，所述芳基包含至少一个取代基R，所述取代基R是包含13至19个碳原子的有机基或有机杂基；a是0或1至10的整数；和Ar5在每次出现时独立地选自具有至多30个芳环原子的芳基、取代芳基、杂芳基和取代杂芳基。本申请还提供了共混物或混合物，其包含所述化合物和一种或多种选自具有半导体、电荷传输、电荷阻挡、光导或发光性能的化合物或聚合物和粘合剂的化合物。另外，本申请提供了包含所述化合物和至少一种有机溶剂的调配物。此外，本申请提供了在电子器件中包括的材料或层，所述材料或层包含本申请的化合物，并且所述材料或层具有电荷传输、半导体、导电、光导或发光性能。此外，本申请提供了包含本申请的化合物的电子器件。附图简要说明图1显示了使用聚合物2制备的实施例4的顶栅有机场效应晶体管(OFET)的传输特性和电荷载流子迁移率。专利技术详述对于本申请的目的而言，星号(“*”)表示与相邻单元或基团的连接，或者在聚合物的情况下，表示与相邻重复单元或任何其他基团(例如端基或封端基团)的连接。在本申请中，术语“亚芳基”用以表示通过从两个环碳原子中去掉氢原子而由芳烃衍生的二价基团(InternationalUnionofPureandAppliedChemistry，CompendiumofChemicalTechnology，GoldBook，版本2.3.2，2012-08-19，第115页)。在本申请中，术语“杂亚芳基”相应地用以表示从两个环碳原子中去掉氢而由杂芳烃衍生的二价基团。如本文所用的，术语“共轭”将被理解为表示主要包含具有sp2-杂化(或者还任选sp-杂化)的C原子，并且其中这些C原子还可以被杂原子替代的化合物(例如聚合物)。在最简单的情况下，这例如是具有交替的C-C单和双(或三)键的化合物，但是还包括具有芳族单元(例如1,4-亚苯基)的化合物。在这一点上，术语“主要”将被理解为表示具有自然(自发)存在的缺陷，或者具有故意包含的可以导致共轭的中断的缺陷，仍被认为是共轭化合物的化合物。另参见InternationalUnionofPureandAppliedChemistry，CompendiumofChemicalTechnology，GoldBook，版本2.3.2，2012年8月19日，第322-323页。如本文所用的，除非另外说明，分子量作为数均分子量Mn或重均分子量Mw给出，其通过凝胶渗透色谱(GPC)相对于聚苯乙烯标准在洗脱溶剂中测定，所述洗脱溶剂例如四氢呋喃、三氯甲烷(TCM，氯仿)、氯苯或1,2,4-三氯苯。除非另外说明，氯苯用作溶剂。聚合物的分子量分布(“MWD”)，其还可以被称为聚合物的多分散指数(“PDI”)，定义为比例Mw/Mn。聚合度，也被称为重复单元的总数m，将被理解为表示数均聚合度，其作为m＝Mn/MU给出，其中Mn是聚合物的数均分子量，而MU是单个重复单元的分子量；参见J.M.G.Cowie，Polymers:Chemistry&PhysicsofModernMaterials，Blackie，Glasgow，1991。如本文所用的，术语“有机基(organyl)”或“有机基团(本文档来自技高网...

【技术保护点】
化合物，其包含至少一种选自式(I‑a)和式(I‑b)的结构单元M其中X1和X2彼此独立地是S或Se；Ar1,Ar2,Ar3和Ar4彼此独立地是芳基，所述芳基包含至少一个取代基R，所述取代基R是包含13至19个碳原子的有机基或有机杂基；a是0或1至10的整数；和Ar5在每次出现时独立地选自具有至多30个芳环原子的芳基、取代芳基、杂芳基和取代杂芳基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.26 EP 14001828.41.化合物，其包含至少一种选自式(I-a)和式(I-b)的结构单元M其中X1和X2彼此独立地是S或Se；Ar1,Ar2,Ar3和Ar4彼此独立地是芳基，所述芳基包含至少一个取代基R，所述取代基R是包含13至19个碳原子的有机基或有机杂基；a是0或1至10的整数；和Ar5在每次出现时独立地选自具有至多30个芳环原子的芳基、取代芳基、杂芳基和取代杂芳基。2.根据权利要求1的化合物，其中Ar1、Ar2、Ar3和Ar4彼此独立地选自式(F1)至(F9)其中R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28和R29彼此独立地选自H、F、Br、Cl、-CN、-NC、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(O)NR0R00、-C(O)X0、-C(O)R0、-NH2、-NR0R00、-SH、-SR0、-SO3H、-SO2R0、-OH、-OR0、-NO2、-SF5、-SiR0R00R000，具有1至40个碳原子的取代或未取代烃基，和包含一个或多个杂原子的具有1至40个碳原子的取代或未取代烃基，所述杂原子选自N、O、S、P、Si、Se、As、Te或Ge，N、O和S是优选的杂原子，条件是R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28和R29中的至少一个是R，其中R0、R00和R000在每次出现时彼此独立地是H、F或C1-40任选取代的有机基或有机杂基；和X0是卤素。3.根据权利要求1或权利要求2的化合物，其中Ar1、Ar2、Ar3和Ar4彼此独立地是包含至少一个取代基R的苯基。4.根据前述权利要求的任何一项或多项的化合物，其中Ar1、Ar2、Ar3和Ar4彼此独立地是5.根据前述权利要求的任何一项或多项的化合物，其中R是具有13至19个碳原子的烷基。6.根据前述权利要求的任何一项或多项的化合物，其中X1和X2是S。7.根据前述权利要求的任何一项或多项的化合物，其中a不是0并且Ar5在每次出现时独立地选自具有电子给体性能的亚芳基或杂亚芳基和具有电子受体性能的亚芳基或杂亚芳基。8.根据前述权利要求的任何一项或多项的化...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·米切尔，M·德拉瓦利，王常胜，D·斯帕罗，
申请(专利权)人：默克专利股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE