有机半导体材料及其在有机构造元件中的应用制造技术

本发明专利技术提供通式I的化合物：EWG1‑(T1)a‑(T2)b‑(Z)c‑(T3)d‑(T4)e‑EWG2，这些化合物可以用作有机电子构造元件中的功能部件并且在有机太阳能电池时造成改进的吸收性或具有提高的载流子迁移率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有机半导体材料及其在有机构造元件中的应用
本专利技术涉及一种式I的有机材料及其在半导体构造元件中的应用。
技术介绍
在有机电子器件中使用由导电聚合物或有机小分子形成的切换器件。有机电子构造元件在此可以例如是显示器、数据存储器或晶体管，尤其还可以是场效应晶体管。这种构造元件还包括有机光电子构造元件，例如有机光活性构造元件，如具有光活性层的太阳能电池和光检测器，其中在辐射进入时产生电荷载体(例如受缚的电子-空穴对(激子))。其他的光电子构造元件是发光的电致发光构造元件，当其被电流流过时发出光。光电子构造元件包括至少两个电极，其中一个电极施加到基底上并且另一个电极作为对应电极起作用。在电极之间存在至少一个光活性层，优选有机光活性层。其他的层，例如传输层，可以安排在电极之间。通过使用适合的新型的有机材料可以提供各种新型的构造元件。由此开发了薄的、柔性的、轻质的并且具有色彩可变性且成本低廉的新应用。技术目的还在寻找如上的有机半导体材料，在将其应用于有机电子构造元件时产生了构造元件的特性的改善。技术解决方案根据本专利技术，这个目的通过根据专利权利要求1的通式I的化合物来实现。这些化合物的其他有利的设计、以及本专利技术化合物的有利应用和包含这些化合物的有机电子构造元件是其他专利权利要求的主题。
技术实现思路
根据专利权利要求1的本专利技术主题是通式I的化合物：EWG1-(T1)a-(T2)b-(Z)c-(T3)d-(T4)e-EWG2-其中参数a、b、d、e分别彼此独立地为0或1，-其中参数c＝1、2、3、4或5，-其中通用基团Z是由两个基团M和N形成的嵌段，作为*-M-N-*或*-N-M-*连接，其中*表示对基团T1至T4或EWG1或EWG2的连接，-其中基团M分别彼此独立地选自：-其中基团N分别彼此独立地选自：-其中M和N分别如下地连接，使得基团M的至少一个N原子和基团N的O原子分别通过2个C原子彼此相连，并且表示对在通式I的化合物中的其他基团的连接，-其中X1-X16彼此独立地选自N或C-R，前提是，在式3和6的基团中，来自基团X8/X7和X16/X15的基团分别表示对通式I的化合物中的其他基团的连接-其中R分别彼此独立地选自以下项的组：H，卤素，支链或直链的、环状或开链的C1-C20烷基，其中C1-C20烷基的氢原子可以被取代，其中该取代基尤其可以为卤素，例如F，并且该C1-C20烷基的C原子可以被杂原子替代，例如可以被O或S替代，C2-C20烯基，O-烷基，S-烷基，O-烯基，S-烯基，炔基，芳基，杂芳基，其中在所有这些基团中氢原子可以被取代(优选为取代的O-烷基)，CN，NR’R”，其中R’和R”分别彼此独立地选自：H、支链或直链的、环状或开链的C1-C20烷基，其中该C1-C20烷基的氢原子可以被取代，例如被卤素，并且该C1-C20烷基的C原子可以被杂原子例如O或S替代，-其中R1、R2、R3分别彼此独立地选自以下项的组：H，支链或直链的、环状或开链的C1-C20烷基，其中该C1-C20烷基的氢原子可以被取代，优选被卤素取代，并且该C1-C20烷基的C原子可以被杂原子例如O或S替代，取代或未取代的C2-C20烯基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，CN，-其中Q分别彼此独立地选自S，O，Se，NR”’，其中R”’如R1至R3所定义，-其中该吸电子基团EWG1和EWG2彼此独立地未具有至少一个C＝C双键的吸电子基团，-其中基团T1、T2、T3和T4分别彼此独立地选自：-并且表示对通式I的化合物中其他基团的连接，-其中R5和R6分别彼此独立地选自基团：H，CN，F，芳基，杂芳基，C2-C20烯基，C2-C20炔基，支链或直链的、环状或开链的C1-C20烷基，其中C1-C20烷基的氢原子可以例如被卤素取代，其中，如果在式I的化合物中存在取代基R13，在R5与R13之间或者R6与R13之间可以发生闭环，前提是，在R5与R13之间或者R6与R13之间可以分别存在由式11或11*形成的双键，-其中W1至W8分别彼此独立地选自N，CR，其中R如上所述地定义，-其中X17至X27彼此独立地选自C-R，其中R如上所述地定义，并且前提是，在式12、13和14的基团中，来自基团X20/X21、X23/X24和X26/X27的基团分别表示对通式I的化合物中的其他基团的连接-其中A＝S，O，NR””，Se-其中Q＝S，O，NR””，Se-其中对于基团A和Q，取代基R””分别彼此独立地选自H，CN，支链或直链的、环状或开链的C1-C20烷基，其中C1-C20烷基的H原子可以被取代，其中尤其可以发生被卤素例如F的取代，C2-C20烯基，O-烷基，S-烷基，O-烯基，S-烯基，炔基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基。出人意料地确定，在根据本专利技术的化合物中通过在供体嵌段Z中的共同的结构元素(至少一个基团M和基团N分别如此连接，使得基团M的至少一个N原子和基团N的O原子分别通过2个C原子彼此相连)，这些化合物吸收广泛且强烈的辐射、尤其光，这在有机光活性构造元件中可以造成提高的效率。另外这些化合物还具有提高的载流子迁移率，使得包含根据本专利技术化合物的有机电子构造元件例如晶体管也可以具有改进的电学值。根据本专利技术的化合物尤其还可以用作传输载流子的层，例如p传导材料。吸收谱和发射谱在此可以从较低的UV出发延伸直到红外光谱区域。上文描述的至少一个基团M在此选自带有至少一个N原子的以下通式1至3的吡咯基体或缩合的吡咯骨架：此基团M直接与至少一个基团N相连，该基团N选自具有至少一个O原子的以下通式3至5的呋喃基体或缩合的呋喃骨架：在此可行的是，当参数c>1时，在中间基团Z中还有多个由M-N或N-M嵌段形成的二连基团彼此相接，例如*–M-N-M-N-M-N-*、*-M-N-N-M-M-N-*或*-N-M-N-M-N-M-N-M-*。由于这种结构特征(*-M-N-*)c或(*-M-N-*)c，根据本专利技术的化合物优选在可见光谱范围内具有高光学密度，尤其与不具有上文描述的结构元素的非根据本专利技术化合物相比，在吸收谱中具有高的光学密度积分。“积分”在此理解为吸收谱中一条曲线下方包含的面积，它是材料适合用作有机光敏材料的重要特征。式I的根据本专利技术的化合物在此除了总是存在的供电子基团Z之外还可以具有另外的供电子基团T1、T2、T3和T4，这些基团造成已经由于Z而存在的共轭π电子系统的进一步扩展。供电子基团的两侧是末端的接收电子基团EWG1和EWG2。根据本专利技术的化合物尤其是所谓的“小分子”，其中将其理解为具有100至2000g/mol之间的摩尔质量的非聚合物型的寡聚的有机分子，尤其还可以是单分散体。优选吸电子基团EWG1和EWG2可以彼此独立地选自：-并且表示对通式I的化合物中的基团T1至T4或Z的连接，-其中R4和R12分别彼此独立地选自H，CN，COOR，前提是R4和R12不能都为H，-其中R选自如在R1至R3的情况下定义的化合物的相同基团，-其中R13分别彼此独立地选自基团：H，CN，F，芳基，杂芳基，C2-C20烯基，炔基，支链或直链的、环状或开链的C1-C20烷基，其中C1-C20烷基的氢原子可以被取代，其中，如果在式I的化合物中存在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.通式I的化合物：EWG1‑(T1)a‑(T2)b‑(Z)c‑(T3)d‑(T4)e‑EWG2‑其中参数a、b、d、e分别彼此独立地为0或1，‑其中参数c＝1、2、3、4或5，‑其中通用基团Z是由两个基团M和N形成的嵌段，作为*‑M‑N‑*或*‑N‑M‑*连接，其中*表示对基团T1至T4或EWG1和EWG2的连接，‑其中基团M分别彼此独立地选自：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.30 DE 102015123006.2;2016.07.26 EP 16181341.通式I的化合物：EWG1-(T1)a-(T2)b-(Z)c-(T3)d-(T4)e-EWG2-其中参数a、b、d、e分别彼此独立地为0或1，-其中参数c＝1、2、3、4或5，-其中通用基团Z是由两个基团M和N形成的嵌段，作为*-M-N-*或*-N-M-*连接，其中*表示对基团T1至T4或EWG1和EWG2的连接，-其中基团M分别彼此独立地选自：-其中基团N分别彼此独立地选自：-其中M和N分别如下地连接，使得基团M的至少一个N原子和基团N的O原子分别通过2个C原子彼此相连，并且表示对在通式I的化合物中的其他基团的连接，-其中X1-X16彼此独立地选自N或C-R，前提是，在式3和6的基团中，来自基团X8/X7和X16/X15的基团分别表示对通式I的化合物中的其他基团的连接-其中R分别彼此独立地选自以下项的组：H，卤素，支链或直链的、环状或开链的C1-C20烷基，其中该C1-C20烷基的氢原子可以被取代并且该C1-C20烷基的C原子可以被杂原子替代，C2-C20烯基，O-烷基，S-烷基，O-烯基，S-烯基，炔基，芳基，杂芳基，其中在所有这些基团中氢原子可以被取代，CN，NR’R”，其中R’和R”分别彼此独立地选自：H、支链或直链的、环状或开链的C1-C20烷基，其中该C1-C20烷基的氢原子可以被取代并且该C1-C20烷基的C原子可以被杂原子替代，-其中R1至R3分别彼此独立地选自以下项的组：H，支链或直链的、环状或开链的C1-C20烷基，其中该C1-C20烷基的氢原子可以被取代并且该C1-C20烷基的C原子可以被杂原子替代，取代或未取代的C2-C20烯基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，CN，-其中Q分别彼此独立地选自S，O，Se，NR”’，其中R”’如R1至R3所定义，-其中该吸电子基团EWG1和EWG2彼此独立地为具有至少一个C＝C双键的吸电子基团，-其中基团T1、T2、T3和T4分别彼此独立地选自：-并且表示对通式I的化合物中其他基团的连接，-其中R5和R6分别彼此独立地选自基团：H，CN，F，芳基，杂芳基，C2-C20烯基，炔基，支链或直链的、环状或开链的C1-C20烷基，其中C1-C20烷基的氢原子可以被取代，其中，如果在式I的化合物中存在取代基R13，在R5与R13之间或者R6与R13之间可以发生闭环，前提是，在R5与R13之间或者R6与R13之间可以分别存在由式11形成的双键，-其中W1至W8分别彼此独立地选自N，CR，其中R如上所述地定义，-其中X17至X27彼此独立地选自C-R，其中R如上所述地定义，并且前提是，在式12、13和14的基团中，来自基团X20/X21、X23/X24和X26/X27的基团分别表示对通式I的化合物中的其他基团的连接-其中A＝S，O，NR””，Se-其中Q＝S，O，NR””，Se-其中对于基团A和Q，取代基R””分别彼此独立地选自H，CN，支链或直链的、环状或开链的C1-C20烷基，其中该C1-C20烷基的H原子可以被取代，C2-C20烯基，O-烷基，S-烷基，O-烯基，S-烯基，炔基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基。2.根据权利要求1所述的式I的化合物，其中吸电子基团EWG1和EWG2彼此独立地选自：并且表示对通式I的化合物中的基团T1至T4或Z的连接，-其中R4和R12分别彼此独立地选自H，CN，COOR，前提是R4和R12不能都为H，-其中R选自如在R1至R3的情况下定义的化合物的相同基团，-其中R13分别彼此独立地选自基团：H，CN，F，芳基，杂芳基，C2-C20烯基，炔基，支链或直链的、环状或开链的C1-C20烷基，其中C1-C20烷基的氢原子可以被取代，其中，如果在式I的化合物中存在取代基R5和R6，在R5与R13之间或者R6与R13之间可以发生闭环，前提是，在R5与R13之间或者R6与R13之间可以分别存在由式11形成的双键，-其中V＝O，S；其中Y＝O，S，C(CN)2；其中U＝O，S，C(CN)2-其中R7至R8分别彼此独立地选自以下项的组：H，CN，F，芳基，杂芳基，C2-C20烯基，炔基，支链或直链的、环状或开链的C1-C20烷基，其中C1-C20烷基的氢原子可以被取代，其中对于基团EWG1和EWG2中的每一个，分别对于每个C＝C双键，可以分别彼此独立地存在E-异构体以及Z-异构体。3.根据权利要求1或2所述的式I的化合物，其中该通式的c＝1EWG1-(T1)a-(T2)b-Z-(T3)d-(T4)e-EWG2。4.根据以上权利要求之一所述的式I的化合物，其中该吸电子基团EWG1或EWG2为以下基团：5.根据前一权利要求所述的化合物，其中R4和R12为CN。6.根据以上权利要求之一所述的化合物，具有通式EWG1-(T1...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈·韦斯，迪尔克·希尔德布兰特，奥尔加·格迪斯，罗兰·菲茨纳，丹尼尔·德苏扎，冈特·马特斯泰格，
申请(专利权)人：赫里亚泰克有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE