專利名稱：制備區(qū)域規(guī)則的聚-(3-取代的)噻吩、硒吩、噻唑和硒唑的方法
制備區(qū)域規(guī)則的聚-(3-取代的)噻吩、硒吩、噻唑和硒唑
的方法本發(fā)明涉及一種制備區(qū)域規(guī)則的聚-(3-取代的)噻吩、硒吩、噻唑和硒唑的方法。在20世紀(jì)下半葉，為(微)電子部件開發(fā)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)單元是基于無機(jī)電極、絕緣體和半導(dǎo)體的場效應(yīng)晶體管(FET)。這些材料已經(jīng)證明可靠、高效，且性能根據(jù)著名的摩爾定律周期性增強(qiáng)。不與傳統(tǒng)硅技術(shù)競爭，基于分子和聚合材料的有機(jī)FET (OFET)可以發(fā)現(xiàn)在低性能記憶元件以及集成的光電器件中大規(guī)模應(yīng)用，例如在活性基材有機(jī)發(fā)光二極管顯示器、RFID標(biāo)簽、智能ID標(biāo)簽和傳感器中的像素驅(qū)動和開關(guān)元件。由于多個導(dǎo)電或半導(dǎo)電有機(jī)聚合物的開發(fā)，那些作為活性層因此半導(dǎo)體在有機(jī)薄膜晶體管(OTFT)中的應(yīng)用已經(jīng)日益得到關(guān)注。與迄今使用的無機(jī)半導(dǎo)體相比，有機(jī)半導(dǎo)體在OTFT中的使用具有許多優(yōu)點。它們可以從纖維到膜的任何形式加工，呈現(xiàn)出高機(jī)械柔韌性，可以在低成本下生產(chǎn)且具有低重量。然而顯著的優(yōu)點是可以在大氣壓下通過將該層從溶液中沉積在聚合物襯底上，例如通過印刷技術(shù)而生產(chǎn)整個半導(dǎo)體組件，以得到廉價可生產(chǎn)的FET。電子裝置的性能基本取決于半導(dǎo)體材料的載荷子遷移率和在接通狀態(tài)和斷開狀態(tài)之間的電流比(通斷比)。因此理想的半導(dǎo)體具有在關(guān)閉狀態(tài)最小的電導(dǎo)率和在開通狀態(tài)最大的載荷子遷移率(遷移率高于lOln^fiT1，通斷比高于102)。另外，半導(dǎo)體材料必須對氧化相對穩(wěn)定，即必須具有足夠高的電離勢，因為其氧化降解降低組分的性能。在現(xiàn)有技術(shù)中，區(qū)域規(guī)則的頭-尾聚(3-烷基噻吩)，尤其是聚(3-己基噻吩) (P3HT)已經(jīng)建議用作半導(dǎo)體材料，因為它顯示了在1 · 10_5和0. Icm2V-1S-1之間的載荷子遷移率。區(qū)域規(guī)則的聚(3-烷基噻吩)在磁場效應(yīng)晶體管和光伏電池中作為活性空穴傳輸層已經(jīng)顯示良好的性能。然而，載荷子遷移率和因此這些應(yīng)用的性能已經(jīng)顯示強(qiáng)烈地依賴于聚合物骨架的烷基側(cè)鏈的區(qū)域規(guī)則性。高區(qū)域規(guī)則性是指高度的頭-尾耦合和少量的頭-頭或尾-尾耦合。高區(qū)域規(guī)則性導(dǎo)致這些聚合物以固體狀態(tài)填料良好并因此導(dǎo)致高載荷子遷移率。通常為良好性能需要區(qū)域規(guī)則性大于90%。例如在概述R.D. McCullough，Ad. Mater.，1998，10 ( ，93-116 及其中引用的參考文獻(xiàn)中已經(jīng)報導(dǎo)了多種生產(chǎn)高區(qū)域規(guī)則聚(3-烷基噻吩)的方法。WO 93/15086公開了由2，5-二溴-3-烷基噻吩開始制備高區(qū)域規(guī)則的聚(3-烷基噻吩)，其中將離析物加入高反應(yīng)性〃 Rieke鋅〃( 的溶液中以形成異構(gòu)體2-溴-3-烷基-5-(溴代鋅)噻吩和2-(溴代鋅)-3-烷基-5-溴代噻吩的混合物。加入作為鎳交叉耦合催化劑的Ni (dppe) Cl2(l，2-二(二苯基膦基)乙烷氯化鎳(II))導(dǎo)致形成區(qū)域規(guī)則的頭-尾(HT)聚(3-烷基噻吩)。
權(quán)利要求
1.一種通過如下步驟制備3-取代的噻吩、3-取代的硒吩、3-取代的噻唑或3-取代的硒唑的區(qū)域規(guī)則均聚物或共聚物的方法a)使3-取代的2，5-二鹵代噻吩、2，5- 二鹵代硒吩、2，5- 二鹵代噻唑或2，5- 二鹵代硒唑與反應(yīng)性鋅、鎂和/或有機(jī)鎂鹵化物反應(yīng)得到含有一種鹵代鋅或一種鹵代鎂基團(tuán)的有機(jī)鋅或有機(jī)鎂中間體，b)使所述有機(jī)鋅或有機(jī)鎂中間體與Ni(II)、Ni(O)、Pd(II)或Pd(O)催化劑接觸以引發(fā)聚合反應(yīng)，和c)使所述有機(jī)鋅或有機(jī)鎂中間體聚合以得到3-取代的噻吩、3-取代的硒吩、3-取代的噻唑或3-取代的硒唑的區(qū)域規(guī)則的頭-尾均聚物或共聚物，其特征在于所述聚合反應(yīng)在時間、期間于從較低溫度T1升至較高溫度T2的溫度下進(jìn)行，其中T1為-40°C至5°C且T2為-20°C至40°C，其中T2-T1為至少10°C且平均升高率 (T2-T1Vt1 為 0. 05-l°C / 分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中T1為0-5°C且T2為10-400C0
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中、為15-120分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項的方法，其中所述聚合反應(yīng)在時間t2期間于T2下繼續(xù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中t2為30-240分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項的方法，其中所述3-取代的2，5-二鹵代噻吩、2，5-二鹵代硒吩、2，5- 二鹵代噻唑或2，5- 二鹵代硒唑為通式(I)的化合物
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中V為S。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中W為CH。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的方法，其中R為C1J烷基或CV2tl烷氧基。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過如下步驟制備3-取代的噻吩、3-取代的硒吩、3-取代的噻唑或3-取代的硒唑的區(qū)域規(guī)則均聚物或共聚物的方法a)使3-取代的2，5-二鹵代噻吩、2，5-二鹵代硒吩、2，5-二鹵代噻唑或2，5-二鹵代硒唑與反應(yīng)性鋅、鎂和/或有機(jī)鎂鹵化物反應(yīng)得到含有一種鹵代鋅或一種鹵代鎂基團(tuán)的有機(jī)鋅或有機(jī)鎂中間體，b)使有機(jī)鋅或有機(jī)鎂中間體與Ni(II)、Ni(0)、Pd(II)或Pd(0)催化劑接觸以引發(fā)聚合反應(yīng)，和c)使有機(jī)鋅或有機(jī)鎂中間體聚合以得到3-取代的噻吩、3-取代的硒吩、3-取代的噻唑或3-取代的硒唑的區(qū)域規(guī)則的頭-尾均聚物或共聚物，其特征在于聚合反應(yīng)在時間t1期間于從較低溫度T1升至較高溫度T2的溫度下進(jìn)行，其中T1為-40℃至5℃且T2為-20℃至40℃，其中T2-T1為至少10℃且平均升高率(T2-T1)/t1為0.05-1℃/分鐘。
文檔編號H01B1/12GK102459399SQ201080031447
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月15日
發(fā)明者M·卡斯特勒, S·A·克勒 申請人:巴斯夫歐洲公司, 雷基金屬公司