二酮吡咯并吡咯半导性材料及其制法与用途制造技术

在本文中描述的是杂环有机化合物。更具体地，在本文中描述的是基于稠合吡咯结构与二酮吡咯并吡咯结构的组合的化合物、制造这些化合物的方法及其用途。所公开的化合物具有改进电子、聚合和稳定性性质，从而实现改进材料可加工性并且运行包括在有机半导体器件中。

Two pyrrole pyrrole semi conductive material and its preparing method and use

Heterocyclic organic compounds are described in this paper. More specifically, a compound based on a combination of a fused pyrrole structure and a two pyrrole pyrrole structure is described in this paper. The disclosed compounds have improved electronic, polymeric, and stable properties, thereby achieving improved material processability and operation in an organic semiconductor device.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请根据35U.S.C.§119要求2014年2月28日提交的的美国临时专利申请序列号61/946,004的优先权益，该申请的内容为本申请的依据，并且该申请的内容全部以引用的方式并入本文。
在本文中描述的是包括杂环有机化合物的组成物。更具体地，在本文中描述的是与二酮吡咯并吡咯化合物组合的含稠合吡咯的化合物及其制法与用途。
技术介绍
由于高度共轭有机材料令人关注的电子特性和光电特性，高度共轭有机材料正被研究用于各种应用，包括有机半导体(OSC)、场效晶体管(FET)、薄膜晶体管(TFT)、有机发光二极管(OLED)、电光(EO)应用、作为导电性材料、作为两种光子混合材料、作为有机半导体、以及作为非线性光学(NLO)材料。具体来说，OSC在研究界已吸引了大量关注，因为它们要比无机半导体更具优势，包括容易处理、机械柔性较高、生产成本较低和重量较轻。多环芳香族化合物(例如寡聚噻吩、并苯、芮(rylenes)、酞菁(phthalocyanens)和聚噻吩)已广泛地作为半导体材料研究。在有机p型半导体中，稠五苯在有机场效晶体管器件中表现出了远高于1cm2/V·s的电荷迁移率。这个数字已就迁移率要求方面为新的小分子体系设定了基准。然而，由于在半导体结构中仍需改进性能和稳定性，因此发展具有改进的迁移率、结构稳定并可适用于各种高科技市场中可见的大量潜在应用的性能更好的OSC仍然存在未满足的需求。
技术实现思路
实施方式包括合理地设计的化合物和聚合物族，所述化合物和聚合物族包含桥接到任选地取代的二酮吡咯并吡咯(“DPP”)的任选地取代的二氢吡咯并吲哚(“DHPI”)、二吡咯并噻吩或稠合吡咯(在本文中全部统称“吡咯基团”)。与单独DPP相比，这种材料优点在于可溶于非氯化溶剂中、可有效地合成，并且在非氯化溶剂中表现出了极高的迁移率。另外，这些化合物的改性相对较为容易，并且可将取代基引入到多个位置，从而允许微调材料包装行为。第一实施方式包括具有下式的化合物：其中Ar为任选地取代的芳香或杂芳香基团；k为从0至5的整数，前提条件是当k为0时，产生噻吩和吡咯基团之间的直接键合的结构；每个X独立地为NR1、PR1、AsR1、Sb、O、S、Te、或Se，前提条件是由于共轭，X可键合到一或多个另外的R1；每个Y独立地为H、卤素、三烷基硅烷、任选地取代的C1-C40烷基、任选地取代的芳烷基、烷氧基、烷硫基、任选地取代的C2-C40烯基、任选地取代的C2-C40炔基、胺羰基、酰基胺基、酰氧基、芳基、芳氧基、任选地取代的胺基、羧烷基、任选地取代的环烷基、任选地取代的环烯基、卤素、酰基、任选地取代的杂芳基、任选地取代的杂芳烷基、杂芳氧基、任选地取代的杂环基、硫醇、烷硫基、杂芳基硫醇、任选地取代的亚砜、任选地取代的砜、OSO-烷基、Mg-卤素、Zn-卤素、Sn(烷基)3、SnH3、B(OH)2、B(烷氧基)2、或OTs；并且每个R、R1、R2和R3独立地为H、卤素、任选地取代的C1-C40烷基、任选地取代的芳烷基、烷氧基、烷硫基、任选地取代的C2-C40烯基、任选地取代的C2-C40炔基、胺羰基、酰胺基、酰氧基、任选地取代的芳基、芳氧基、任选地取代的胺基、羧烷基、任选地取代的环烷基、任选地取代的环烯基、卤素、酰基、任选地取代的杂芳基、任选地取代的杂芳烷基、杂芳氧基、任选地取代的杂环基、硫醇、烷硫基、杂芳基硫醇、任选地取代的亚砜、或任选地取代的砜。在一些实施方式中，所述化合物包含1a或1b。在其他实施方式中，所述化合物包含1c、1d、或1e。在其他实施方式中，所述化合物包含2。在一些实施方式中，X为NR1、PR1、AsR1、Sb、O、S、Se、或Te；并且每个R、R1、R2和R3独立地为H、卤素、任选地取代的C1-C40烷基、任选地取代的芳烷基、烷氧基、烷硫基、任选地取代的C2-C40烯基、任选地取代的C2-C40炔基、胺羰基、酰基胺基、酰氧基、任选地取代的芳基、芳氧基、任选地取代的胺基、羧烷基、任选地取代的环烷基、任选地取代的环烯基、卤素、酰基、任选地取代的杂芳基、任选地取代的杂芳烷基、杂芳氧基、任选地取代的杂环基、硫醇、烷硫基、杂芳基硫醇、任选地取代的亚砜、或任选地取代的砜。在其他实施方式中，每个R、R1、R2和R3独立地为H、卤素、任选地取代的C1-C20烷基、任选地取代的芳烷基、烷氧基、烷硫基、任选地取代的C2-C20烯基、任选地取代的C2-C20炔基、任选地取代的环烷基、任选地取代的环烯基、卤素、任选地取代的杂环基，或者来自由苯基、噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、三唑基、恶唑基(oxaxolyl)、噻唑基、吡啶基、嘧啶基、三嗪基(triazinyl)、萘基、异喹啉基、喹啉基、或萘啶基(naphthyridinyl)组成的组的任选地取代的芳基或任选地取代的杂芳基。在一些实施方式中，每个R2独立地为H、卤素、或任选地取代的C1-C20烷基。在特定实施方式中，有利的是使R、R2、或R3中的至少一或多者独立地为任选地取代的C1-C20烷基，尤其是任选地取代的支链C1-C20烷基。特定实施方式可仅在一或多个R2基团上或仅在一或多个R基团上具有任选地取代的C1-C20烷基。在一些实施方式中，所述化合物包含1a、1b、1c、1d、1e或2，并且电洞重组能小于0.75eV、小于0.65eV、小于0.5eV、小于0.4eV、或小于0.35eV。在一些实施方式中，电洞重组能为从约0.05eV至约0.75eV、约0.05eV至约0.65eV、约0.05eV至约0.5eV、约0.05eV至约0.04eV或约0.05eV至约0.35eV。另一实施方式包括具有下式的聚合物：其中Ar为任选地取代的芳香或杂芳香基团或共轭基团；k为从0至5的整数，前提条件是当k为0时产生噻吩和二吲哚基团之间的直接键合的结构；n为大于0的整数；每个X独立地为NR1、PR1、AsR1、Sb、O、S、Te、或Se，前提条件是由于共轭，X可以键合到一或多个另外的R1；每个R、R1、R2和R3独立地为H、卤素、任选地取代的C1-C40烷基、任选地取代的芳烷基、烷氧基、烷硫基、任选地取代的C2-C40烯基、任选地取代的C2-C40炔基、胺羰基、酰基胺基、酰氧基、任选地取代的芳基、芳氧基、任选地取代的胺基、羧烷基、任选地取代的环烷基、任选地取代的环烯基、酰基、任选地取代的杂芳基、任选地取代的杂芳烷基、杂芳氧基、任选地取代的杂环基、硫醇、烷硫基、杂芳基硫醇、任选地取代的亚砜、或任选地取代的砜。在一些实施方式中，所述化合物包含1a’或1b’。在其他实施方式中，所述化合物包含1c’、1d’、或1e’。在其他实施方式中，所述化合物包含2’。在一些实施方式中，对于1a’、1b’、1c’、1d’、1e’、或2’，X为NR1、PR1、AsR1、Sb、O、S、Se、或Te，前提条件是由于共轭，X1可键合到一或多个另外的R1；并且每个R、R1、R2和R3独立地为H、卤素、任选地取代的C1-C20烷基、任选地取代的芳烷基、烷氧基、烷硫基、任选地取代的C2-C20烯基、任选地取代的C2-C20炔基、胺羰基、酰基胺基、酰氧基、任选地取代的芳基、芳氧基、任选地取代的胺基、羧烷基、任选地取代的环烷基、任选地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有下式的化合物：其中Ar为任选地取代的芳香或杂芳香基团或共轭基团；k为从0至5的整数，前提条件是当k为0时，产生噻吩和吡咯基团之间的直接键合的结构；每个X独立地为NR1、PR1、AsR1、Sb、O、S、Te、或Se，前提条件是由于共轭，X可键合到一或多个另外的R1；每个Y独立地为H、卤素、三烷基硅烷、任选地取代的C1‑C40烷基、任选地取代的芳烷基、烷氧基、烷硫基、任选地取代的C2‑C40烯基、任选地取代的C2‑C40炔基、胺羰基、酰胺基、酰氧基、芳基、芳氧基、任选地取代的胺基、羧烷基、任选地取代的环烷基、任选地取代的环烯基、卤素、酰基、任选地取代的杂芳基、任选地取代的杂芳烷基、杂芳氧基、任选地取代的杂环基、硫醇、烷硫基、杂芳基硫醇、任选地取代的亚砜、任选地取代的砜、OSO‑烷基、Mg‑卤素、Zn‑卤素、Sn(烷基)3、SnH3、B(OH)2、B(烷氧基)2、或OTs；并且每个R、R1、R2和R3独立地为H、卤素、任选地取代的C1‑C40烷基、任选地取代的芳烷基、烷氧基、烷硫基、任选地取代的C2‑C40烯基、任选地取代的C2‑C40炔基、胺羰基、酰胺基、酰氧基、任选地取代的芳基、芳氧基、任选地取代的胺基、羧烷基、任选地取代的环烷基、任选地取代的环烯基、酰基、任选地取代的杂芳基、任选地取代的杂芳烷基、杂芳氧基、任选地取代的杂环基、硫醇、烷硫基、杂芳基硫醇、任选地取代的亚砜、或任选地取代的砜。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.28 US 61/946,0041.一种具有下式的化合物：其中Ar为任选地取代的芳香或杂芳香基团或共轭基团；k为从0至5的整数，前提条件是当k为0时，产生噻吩和吡咯基团之间的直接键合的结构；每个X独立地为NR1、PR1、AsR1、Sb、O、S、Te、或Se，前提条件是由于共轭，X可键合到一或多个另外的R1；每个Y独立地为H、卤素、三烷基硅烷、任选地取代的C1-C40烷基、任选地取代的芳烷基、烷氧基、烷硫基、任选地取代的C2-C40烯基、任选地取代的C2-C40炔基、胺羰基、酰胺基、酰氧基、芳基、芳氧基、任选地取代的胺基、羧烷基、任选地取代的环烷基、任选地取代的环烯基、卤素、酰基、任选地取代的杂芳基、任选地取代的杂芳烷基、杂芳氧基、任选地取代的杂环基、硫醇、烷硫基、杂芳基硫醇、任选地取代的亚砜、任选地取代的砜、OSO-烷基、Mg-卤素、Zn-卤素、Sn(烷基)3、SnH3、B(OH)2、B(烷氧基)2、或OTs；并且每个R、R1、R2和R3独立地为H、卤素、任选地取代的C1-C40烷基、任选地取代的芳烷基、烷氧基、烷硫基、任选地取代的C2-C40烯基、任选地取代的C2-C40炔基、胺羰基、酰胺基、酰氧基、任选地取代的芳基、芳氧基、任选地取代的胺基、羧烷基、任选地取代的环烷基、任选地取代的环烯基、酰基、任选地取代的杂芳基、任选地取代的杂芳烷基、杂芳氧基、任选地取代的杂环基、硫醇、烷硫基、杂芳基硫醇、任选地取代的亚砜、或任选地取代的砜。2.根据权利要求1所述的化合物，其中所述化合物包含结构1a或1b。3.根据权利要求1所述的化合物，其中所述化合物包含结构1c、1d、或1e。4.根据权利要求1所述的化合物，其中所述化合物包含结构2。5.根据权利要求1-4中任一项所述的化合物，其中k为从0至3。6.根据权利要求5所述的化合物，其中k为0。7.根据权利要求1-5中任一项所述的化合物，其中Ar为任选地取代的芳基或杂芳基。8.根据权利要求1-5中任一项所述的化合物，其中Ar为噻吩或稠合噻吩。9.根据权利要求8所述的化合物，其中所述噻吩或稠合噻吩经由α位置键合至化合物，并任选地在β位置被一或多个C1-C20烷基取代。10.根据权利要求1-9中任一项所述的化合物，其中X为N、S、或O。11.根据权利要求1-10中任一项所述的化合物，其中Y为H、任选地取代的烷基、或卤素。12.根据权利要求1-11中任一项所述的化合物，其中每个R1和R3独立地为H、任选地取代的烷基、卤素、任选地取代的烷氧基、任选地取代的烷基硫醇、或任选地取代的烯基。13.根据权利要求12所述的化合物，其中每个R和R2独立地为H、任选地取代的烷基、卤素、任选地取代的烷氧基。14....

【专利技术属性】
技术研发人员：贺明谦，胡婕妤，钮渭钧，阿曼达·坦德拉，
申请(专利权)人：康宁公司，
类型：发明
国别省市：美国;US