用于有機(jī)電子器件的惰性可溶液加工分子生色團(tuán)的制作方法
【專利摘要】公開了包含具有在5-位上的吸電子取代基W的苯并[c][1,2,5]噻二唑(5BTH)、具有在5-位上的吸電子取代基W的苯并[c][1,2,5]二唑(5BO)、具有在5-位上的吸電子取代基W的2H-苯并[d][1,2,3]三唑(5BTR)(5BTR)、5-氟苯并[c][1,2,5]噻二唑(FBTH)、5-氟苯并[c][1,2,5]二唑(FBO)或5-氟-2H-苯并[d][1,2,3]三唑(FBTR)核心結(jié)構(gòu)的小有機(jī)分子生色團(tuán)。這類化合物可用于有機(jī)異質(zhì)結(jié)器件，例如有機(jī)小分子太陽(yáng)能電池和晶體管中。
【專利說(shuō)明】用于有機(jī)電子器件的惰性可溶液加工分子生色團(tuán)
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2012年3月23日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No. 61/615, 176和2013 年3月13日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 13/800,396的優(yōu)先權(quán)權(quán)益。通過(guò)引用將那些申請(qǐng)的 全部公開內(nèi)容并入本文中。
[0003] 關(guān)于聯(lián)邦政府資助研究或開發(fā)的陳述
[0004] 本發(fā)明以CenterforEnergyEfficientMaterialsoftheDepartmentof Energy授予的授權(quán)號(hào)DE-SC0001009在美國(guó)政府支持下進(jìn)行。政府具有本發(fā)明的某些權(quán)益。
[0005] 發(fā)明背景
[0006] 小分子本體異質(zhì)結(jié)（SMBHJ)太陽(yáng)能電池變成對(duì)詳盡研究的聚合物有機(jī)光伏器件 (0PV)的有競(jìng)爭(zhēng)力替代物。關(guān)于用于捕光的共軛聚合物的設(shè)計(jì)和利用的強(qiáng)烈研究以實(shí)現(xiàn)至 多8. 4%的功率轉(zhuǎn)換效率（PCE)的程度提供了對(duì)設(shè)計(jì)和執(zhí)行0PV技術(shù)的有機(jī)半導(dǎo)體的極大 見(jiàn)識(shí)。然而，聚合物體系固有地遭遇逐批差異和提純聚合物材料的有限選擇。小分子半導(dǎo) 體避免聚合物半導(dǎo)體的固有缺點(diǎn)，因?yàn)樗鼈冊(cè)谛再|(zhì)上是單分散的，并且由于比聚合類似物 更高的溶解度，可使用標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)化學(xué)方法提純和表征。另外，可更容易地并以較少的復(fù)雜性 進(jìn)行對(duì)小分子的改進(jìn)以微調(diào)性能。近來(lái)，證明小分子基太陽(yáng)能電池可實(shí)現(xiàn)與聚合物基太陽(yáng) 能電池相當(dāng)?shù)男省⒁?jiàn)31111，￥.等人，似1:.]\^七61'.2011，11，44-48;如1(311，6.(1;1^2已11， G.C.J.Am.Chem.Soc. 2011，133,4632-4644 ;Welch，G.C.等人，J.ofMater.Chem. 2011，21， 12700-12709 ;Henson，Z.B.等人，J.Am.Chem.Soc. 2012,134 (8)，3766-3779 ;Zhang，Y?等 人，Chem.Commun.，2011，47,11026-11028 ;Peng，Q.等人，Adv.Mater. 2011，23,4554-4558 ; 且Sharif,M?等人，TeterahedronLett. 2010,51,2810-2812。
[0007] 先前描述了具有中心富電子核心、相對(duì)貧電子單元在側(cè)面且被共軛端帽封端 的小分子體系（Welch等人，J.MaterialsChemistry21 (34): 12700-12709 (2011);美國(guó)臨 時(shí)專利申請(qǐng)No. 61/416, 251 ;國(guó)際專利申請(qǐng)No.PCT/US2011/061963 ;通過(guò)引用將這些公布 為的內(nèi)容全部并入本文中）。該體系的成功大部分是由于包含吡啶[2, 1，3]噻二唑（PT)作 為受體單元。PT基化合物導(dǎo)致制造具有6. 7%的PCE的SMBHJ太陽(yáng)能電池（參見(jiàn)Sun等 人，NatureMaterials,11:44-48(2011)。
[0008] 在制造小分子太陽(yáng)能電池中使用PT基材料的一個(gè)缺點(diǎn)是電池必須使用氧化鑰作 為空穴傳輸層（HTL)以獲得最大效率。氧化鑰熱蒸發(fā)在器件上，其在輥對(duì)輥生產(chǎn)中防止使 用便宜的溶液沉積。優(yōu)選使用可溶液加工的HTL材料，例如聚（3, 4-乙烯二氧噻吩）聚（苯 乙烯磺酸鹽）（PED0T:PSS)或其它摻雜的共軛聚合物。然而，PED0T:PSS帶有酸性質(zhì)子，所 述酸性質(zhì)子在沉積于與活性層的界面上時(shí)會(huì)將吡啶[2, 1，3]噻二唑的吡啶基氮質(zhì)子化。該 質(zhì)子化導(dǎo)致使用PED0T:PSS作為陽(yáng)極間層制造且使用含PT小分子供體的器件的PCE急劇 降低。具有不穩(wěn)定的質(zhì)子和可質(zhì)子化的半導(dǎo)體的其它體系還會(huì)導(dǎo)致功率轉(zhuǎn)換效率的劣化。
[0009] 因此，需要高效率小分子材料，所述材料不限制生產(chǎn)選擇且不具有與材料如 PED0T:PSS、其它酸性材料或由酸性溶液中沉積的材料反應(yīng)的部位。本發(fā)明設(shè)法通過(guò)提供用 于該器件中的新型且有利的材料解決對(duì)用于分子異質(zhì)結(jié)器件的改進(jìn)捕光分子的需要。
[0010] 發(fā)明概述
[0011] 在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及用于異質(zhì)結(jié)器件，例如有機(jī)小分子太陽(yáng)能電池和 晶體管中的有機(jī)非聚合生色團(tuán)，所述有機(jī)非聚合生色團(tuán)包含以下結(jié)構(gòu)的具有在5-位上的 吸電子取代基W的苯并[c] [1，2, 5]噻二唑（5BTH):
【權(quán)利要求】
1. 包含非聚合化合物的電子或光電子器件，所述化合物結(jié)合一個(gè)或多個(gè)式A基團(tuán)：
其中所述非聚合化合物用于電子或光電子器件中； 其中M選自硫（S)、氧（O)或N-R1，其中R1為H、C1-C3tl烷基或C6-C3tl芳基； 其中X1為CH且Y1為-C(W)-，或者X1為-C(W)-且Y1為CH;且W選自F、Cl、Br、I、-CN、-CF3、-CHF2 或-CH2F。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的電子或光電子器件，其中非聚合化合物用于所述器件的活性層 中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的電子或光電子器件，其中所述器件為太陽(yáng)能電池。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的電子或光電子器件，其中M為硫且W為F。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的電子或光電子器件，其中活性層包含式II化合物：
其中XJPY1 選自-C(W)-和CH，其中當(dāng)X1S-C(W)-時(shí)，Y1SCH,且當(dāng)X1SCH時(shí)，Y1 為-C(W)-;且其中不取決于X1和Y1，X2和Y2選自-C(W)-和CH，其中當(dāng)X2為-C(W)-時(shí)，Y2 為CH，且當(dāng)X2為CH時(shí)，Y2為-C(W)-; W選自F、Cl、&、I、-CN、-CF3、-CHF2 或-CH2F; M選自硫（S)、氧（0)或N-R1，其中R1SlC1-C3tl烷基或C6-C3tl芳基；η為0-5的整數(shù)， 包括0和5 ; A1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基、C6-C2tl取代或未取代芳基或雜芳基， 以及C6-Cltl取代或未取代芳基或雜芳基； 各個(gè)B1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基、C6-C2tl取代或未取代芳基或雜 芳基，以及C6-Cltl取代或未取代芳基或雜芳基；且 各個(gè)B2獨(dú)立地選自不存在、H、F、C1-C16烷基，或者C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基、C6-C2tl取代或未取代芳基或雜芳基，以及C6-Cltl取代或未取代芳基或雜芳基。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的電子或光電子器件，其中活性層包含式Ila-F、式IIb-F或式 IIc-F的化合物：
其中M選自硫（S)、氧（O)或N-R1，其中R1為H、C1-C3tl烷基或C6-C3tl芳基； 其中W選自F、C1、&、I、-CN、-CF3、-CHF2 或-CH2F; 其中A1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基； B1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基； 各個(gè)B2獨(dú)立地選自不存在、H、F、C1-C16烷基，或者C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基； 且 η為0-5的整數(shù)，包括0和5。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的電子或光電子器件，其中A1獨(dú)立地選自取代或未取代噻吩、吡咯、 呋喃、苯基、磷雜環(huán)戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、聯(lián)噻吩、三聯(lián)噻吩、噻吩并噻吩、二噻 吩并噻吩、苯并噻吩、異苯并噻吩、苯并二噻吩、環(huán)戊二噻吩、硅雜環(huán)戊二烯、硅雜環(huán)戊二烯 聯(lián)噻吩、Π引哚、苯、萘、蒽、二萘嵌苯、諱、莉、花、甘菊環(huán)、批陡、噴』坐、噻唑、噻嗪、啼陡、批嗪、 咪唑、苯并5惡唑、苯并5惡,二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、異苯并呋喃、噻二唑、二噻 吩并吡咯、二噻吩并磷雜環(huán)戊二烯和咔唑9, 9-RR' -9Η-芴、9-R-9H-咔唑、3, 3' -RR'亞甲硅 基 _2,2' -聯(lián)噻吩、3,3'RR' -環(huán)戊[2,l-b:3,4-b' ]-二噻吩，其中R和R' =C1-C3tl 烷基或 C6-C30 芳基。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6的電子或光電子器件，其中B1獨(dú)立地選自取代或未取代噻吩、吡咯、 呋喃、苯基、磷雜環(huán)戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、聯(lián)噻吩、三聯(lián)噻吩、噻吩并噻吩、二噻 吩并噻吩、苯并噻吩、異苯并噻吩、苯并二噻吩、環(huán)戊二噻吩、硅雜環(huán)戊二烯、硅雜環(huán)戊二烯 聯(lián)噻吩、Π引哚、苯、萘、蒽、二萘嵌苯、諱、莉、花、甘菊環(huán)、批陡、噴P坐、噻唑、噻嗪、啼陡、批嗪、 咪唑、苯并5惡唑、苯并T惡.二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、異苯并呋喃、噻二唑、全芴 基苯和咔唑。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的電子或光電子器件，其中活性層包含式I化合物：
其中XJPY1 選自-c(W)-和CH，其中當(dāng)X1S-C(W)-時(shí)，Y1SCH,且當(dāng)X1SCH時(shí)，Y1 為-C(W)-;且 其中M選自硫（S)、氧（O)或N-R1，其中R1為H、C1-C3tl烷基或C6-C3tl芳基； 其中不取決于X1和Y1,X2和Y2選自-C(W)-和CH，其中當(dāng)X2為-C(W)-時(shí)，Y2為CH，且 當(dāng)X2SCH時(shí)，Y2S-C(W)-; 其中W選自F、C1、&、I、-CN、-CF3、-CHF2 或-CH2F; A1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基； 各個(gè)B1獨(dú)立地選自取代或未取代芳基或雜芳基；且 各個(gè)B2獨(dú)立地選自不存在、H、F、C1-C16烷基，或者C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的電子或光電子器件，其中A1獨(dú)立地選自取代或未取代噻吩、批 咯、呋喃、苯基、磷雜環(huán)戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、聯(lián)噻吩、三聯(lián)噻吩、噻吩并噻吩、 二噻吩并噻吩、苯并噻吩、異苯并噻吩、苯并二噻吩、環(huán)戊二噻吩、硅雜環(huán)戊二烯、硅雜環(huán)戊 二烯聯(lián)噻吩、Π引哚、苯、萘、蒽、二萘嵌苯、諱、莉、花、甘菊環(huán)、批陡、巧惡唑、噻唑、噻嗪、嘧啶、 吡嗪、咪唑、苯并5惡唑、苯并W惡,二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、異苯并呋喃、噻二唑、 二噻吩并吡咯、二噻吩并磷雜環(huán)戊二烯和咔唑9,9-RR' -9H-芴、9-R-9H-咔唑、3,3' -RR'亞 甲硅基-2,2'-聯(lián)噻吩、3,3' RR'-環(huán)戊[2, l-b:3,4-b']-二噻吩，其中R和R'= (^-(：3。烷 基或C6-C3tl芳基。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9的電子或光電子器件，其中各個(gè)B1選自取代或未取代噻吩、吡咯、 呋喃、苯基、磷雜環(huán)戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、聯(lián)噻吩、三聯(lián)噻吩、噻吩并噻吩、二噻 吩并噻吩、苯并噻吩、異苯并噻吩、苯并二噻吩、環(huán)戊二噻吩、硅雜環(huán)戊二烯、硅雜環(huán)戊二烯 聯(lián)噻吩、Π引哚、苯、萘、蒽、二萘嵌苯、諱、莉、花、甘菊環(huán)、批陡、5惡唑、噻唑、噻嗪、啼陡、吡嗪、 咪唑、苯并T惡唑、苯并5惡.二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、異苯并呋喃、噻二唑、全芴 基苯和咔唑。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9的電子或光電子器件，其中式I化合物選自式Ia-F、Ib-F或Ic-F:
〇
13. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的電子或光電子器件，其中活性層包含式III-F化合 物： L/1N丄厶丄rtI，、 * ·* "±/ ^i
其中M選自硫（S)、氧（O)或N-R1，其中R1為H、C1-C3tl烷基或C6-C3tl芳 基； 其中H1 選自A1、-B1-B^ -A1-B1-B2,或者
η為0-5的整數(shù)，包括0和5 ; A1 (當(dāng)存在時(shí)）獨(dú)立地選自取代或未取代芳基或雜芳基，例如C6-C3tl取代或未取代芳基 或雜芳基、C6-C2tl取代或未取代芳基或雜芳基，以及C6-Cltl取代或未取代芳基或雜芳基； 各個(gè)B1 (當(dāng)存在時(shí)）獨(dú)立地選自取代或未取代芳基或雜芳基；且 各個(gè)B2 (當(dāng)存在時(shí)）獨(dú)立地選自不存在、H、F、C1-C16烷基，或者取代或未取代芳基或雜 芳基。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的電子或光電子器件，其中式III-F化合物選自式IIIa-F、式IIIb-F、式IIIc-F或式IIId-F的化合物：
15. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的電子或光電子器件，其中活性層包含式IV-V化合 物：
其中XJP Y1選自-c(W)-和CH，其中當(dāng)X1S-C(W)-時(shí)，Y1SCH,且當(dāng)X1S CH時(shí)，Y1 為-C (W)-;且其中不取決于X1和Y1，X2和Y2選自-C (W)-和CH，其中當(dāng)X2為-C (W)-時(shí)，Y2 為CH，且當(dāng)X2為CH時(shí)，Y2為-C (W)-;且其中不取決于X1、Y1、X2和Y2，X3和Y3選自-C (W)-和 CH，其中當(dāng)X3為-C(W)-時(shí)，Y3為CH，且當(dāng)X3為CH時(shí)，Y3為-C(W)-; M選自硫（S)、氧（O)或N-R1，其中R1為H、C1-C3tl烷基或C6-C3tl芳基； 其中W選自F、C1、&、I、-CN、-CF3、-CHF2 或-CH2F; K1獨(dú)立地選自取代或未取代芳基或雜芳基，例如C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基、C6-C2tl取代或未取代芳基或雜芳基，以及C6-Cltl取代或未取代芳基或雜芳基； 各個(gè)E1獨(dú)立地不存在或者選自取代或未取代芳基或雜芳基； 各個(gè)D1獨(dú)立地選自取代或未取代芳基或雜芳基；且 各個(gè)D2獨(dú)立地選自不存在、H、F、C1-C16烷基，或者取代或未取代芳基或雜芳基。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的電子或光電子器件，其中式IV-V化合物選自式IVa-F或式IVb-F的化合物·
其中M選自硫（S)、氧（O)或N-R1，其中R1為H、C1-C3tl烷基或C6-C3tl芳基； 其中K1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基； 各個(gè)D1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基；且 各個(gè)D2獨(dú)立地選自不存在、H、F、C1-C16烷基，或者C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15的電子或光電子器件，其中式IV-V化合物選自式Va-F或式Vb-F 的化合物：
其中M選自硫（S)、氧（0)或N-R1，其中R1為H、C1-C3tl烷基或C6-C3tl芳基； 其中K1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基； 各個(gè)D1和E1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基；且 各個(gè)D2獨(dú)立地選自不存在、H、F、C1-C16烷基，或者C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基.
18. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的電子或光電子器件，其中活性層包含式VI-VII的化 合物：
其中結(jié)構(gòu)部

(2,2'，7,7' -基 _9,9' -螺二[芴])，
(3, 3'，7, 7' -基-5, 5' -螺二[二苯并[b，d]噻咯])，
(2,2,，6,6' -基 _4,4' 螺二[環(huán)戊[l，2-b:5,4-b，]二噻吩])，或
(2, 2'，6, 6' -基-4, 4' -螺二[噻咯并[3, 2-b:4, 5-b' ]二噻吩]); 其中XJPY1 選自-C(W)-和CH，其中當(dāng)X1S-C(W)-時(shí)，Y1SCH,且當(dāng)X1SCH時(shí)，Y1 為-C(W)-;且其中不取決于X1和Y1，X2和Y2選自-C(W)-和CH，其中當(dāng)X2為-C(W)-時(shí)，Y2 為CH，且當(dāng)X2為CH時(shí)，Y2為-C(W)-;且其中不取決于X1、Y1、X2和Y2，X3和Y3選自-C(W)-和 CH，其中當(dāng)X3為-C(W)-時(shí)，Y3為CH，且當(dāng)X3為CH時(shí)，Y3為-C(W)-;且其中不取決于Xp X2、Y2、X3和Y3,X4和Y4選自-C(W)-和CH，其中當(dāng)X4為-C(W)-時(shí)，Y4為CH，且當(dāng)X4為CH時(shí)， Y4 為-C(W)-; 其中M選自硫（S)、氧（O)或N-R1，其中R1為H、C1-C3tl烷基或C6-C3tl芳基； 其中W選自F、C1、&、I、-CN、-CF3、-CHF2 或-CH2F; 各個(gè)F1獨(dú)立地選自取代或未取代芳基或雜芳基； 各個(gè)G1獨(dú)立地選自取代或未取代芳基或雜芳基；且 各個(gè)G2獨(dú)立地選自不存在、H、F、C1-C16烷基，或者取代或未取代芳基或雜芳基。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的電子或光電子器件，其中式VI-VII化合物選自式VIa-F或式 VIb-F的化合物：
其中M選自硫（S)、氧（O)或N-R1，其中R1為H、C1-C3tl烷基或C6-C3tl芳基； 其中各個(gè)F1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基； 各個(gè)G1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基；且 各個(gè)G2獨(dú)立地選自不存在、H、F、C1-C16烷基，或者C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18的電子或光電子器件，其中式VI-VII化合物選自式VIIa-F或式 VIIb-F的化合物：
其中M選自硫（S)、氧（O)或N-R1，其中R1為H、C1-C3tl烷基或C6-C3tl芳基； 其中各個(gè)F1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基； 各個(gè)G1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基；且 各個(gè)G2獨(dú)立地選自不存在、H、F、C1-C16烷基，或者C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基.
21.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的電子或光電子器件，其中活性層包含式1-F、式2-F、 式3-F、式4-F、式5-F、式6-F、式7-F、式8-F、式9-F或式IO-F的化合物：

其中： M選自硫（S)、氧（O)或N-R1，其中R1為H、C1-C3tl烷基或C6-C3tl芳基；η為0-5的整數(shù)，包括0和5 ; m為0-5的整數(shù)，包括0和5 ; R2選自H、C1-C16烷基、-O-C1-C16烷基、C2-C16鏈烯基和C2-C16炔基； J選自CH和N; X在J為CH時(shí)為S、0或NH;且X在J為N時(shí)為S; R4為任選被一個(gè)或多個(gè)C1-C16烷基取代的C6-C3tl芳基； R6選自芳基、全氟芳基或任選全氟化或者任選被一個(gè)或多個(gè)C1-C16烷基取代的C6-C3tl芳 基；且 各DONOR獨(dú)立地選自： w w
O O 其中X為c或Si; A為N或P; R11選自C1-C16烷基； R12選自C1-C16烷基、C6-C2tl未取代芳基，或者被一個(gè)或多個(gè)選自如下的基團(tuán)取代的QrC2tl 芳基：_F、C1-C2tl 燒基、C1-C2tl 氟燒基、-O-C1-C2tl 燒基或-C1-C2tl 氟燒基； R13選自C「C16烷基或C6-C20芳基； R14 選自C1-C16 燒基、-O-C1-C16 燒基、-C( = 0) -O-C1-C16 燒基，或者-0-C( = 0) -C1-C16 燒基;且 R15選自C1-C16烷基、C6-C2tl未取代芳基，或者被一個(gè)或多個(gè)選自如下的基團(tuán)取代的QrC2tl 芳基：_F、C1-C2tl 燒基、C1-C2tl 氟燒基、-O-C1-C2tl 燒基或-C1-C2tl 氟燒基；且 R16選自C1-C16烷基、C6-C2tl未取代芳基，或者被一個(gè)或多個(gè)選自如下的基團(tuán)取代的QrC2tl 芳基：_F、C1-C2tl 燒基、C1-C2tl 氟燒基、-O-C1-C2tl 燒基或-C1-C2tl 氟燒基； 其中當(dāng)DONOR單元的僅一個(gè)化合價(jià)需要結(jié)合在分子的其余部分上時(shí)，DONOR的另一化 合價(jià)被H或C1-C2tl烷基封端。
22. 根據(jù)權(quán)利要求5的器件，其中所述器件包含： 1) 任選涂在透明基質(zhì)上的第一空穴收集電極； 2) 與第一電極相鄰的一層或多層任選層，例如電子阻擋、激子阻擋或空穴傳輸層； 3) 包含電子受體材料和有機(jī)非聚合電子供體的混合物的層，所述電子供體包含式II 化合物； 4) 一層或多層任選層，例如空穴阻擋、激子阻擋或電子傳輸層；和 5) 第二電子收集電極.
23. 根據(jù)權(quán)利要求5的器件，其中所述器件包含： 1) 任選涂在透明基質(zhì)上的第一空穴收集電極； 2) 與第一電極相鄰的一層或多層任選層，例如電子阻擋、激子阻擋或空穴傳輸層； 3) 包含有機(jī)非聚合電子受體材料和電子供體的混合物的層，所述電子受體包含式II 化合物； 4) 一層或多層任選層，例如空穴阻擋、激子阻擋或電子傳輸層；和 5) 第二電子收集電極.
24. 非聚合化合物，其包含一個(gè)或多個(gè)式A基團(tuán)：
其中所述非聚合化合物用于電子或光電子器件中； 其中M選自硫（S)、氧（0)或N-R1，其中R1為H、C1-C3tl烷基或C6-C3tl芳基； 其中X1為CH且Y1為-C(W)-，或者X1為-C(W)-且Y1為CH;且W選自F、Cl、Br、I、-CN、-CF3、-CHF2 或-CH2F。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24的化合物，其具有式II:
其中XJPY1 選自-c(W)-和CH，其中當(dāng)X1S-C(W)-時(shí)，Y1SCH,且當(dāng)X1SCH時(shí)，Y1 為-C(W)-;且其中不取決于X1和Y1，X2和Y2選自-C(W)-和CH，其中當(dāng)X2為-C(W)-時(shí)，Y2 為CH，且當(dāng)X2為CH時(shí)，Y2為-C(W)-; W選自F、Cl、&、I、-CN、-CF3、-CHF2 或-CH2F; M選自硫（S)、氧（O)或N-R1，其中R1SlC1-C3tl烷基或C6-C3tl芳基；η為0-5的整數(shù)， 包括0和5; A1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基、C6-C2tl取代或未取代芳基或雜芳基， 以及C6-Cltl取代或未取代芳基或雜芳基； 各個(gè)B1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基、C6-C2tl取代或未取代芳基或雜 芳基，以及C6-Cltl取代或未取代芳基或雜芳基；且 各個(gè)B2獨(dú)立地選自不存在、H、F、C1-C16烷基，或者C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基、C6-C2tl取代或未取代芳基或雜芳基，以及C6-Cltl取代或未取代芳基或雜芳基。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25的化合物，其具有式Ila-F、式IIb-F或式IIc-F:
Ilc-F 其中M選自硫（S)、氧（0)或N-R1，其中R1為H、C1-C3tl烷基或C6-C3tl芳 基； 其中W選自F、C1、&、I、-CN、-CF3、-CHF2 或-CH2F; 其中A1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基； B1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基； 各個(gè)B2獨(dú)立地選自不存在、H、F、C1-C16烷基，或者C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基； 且 η為0-5的整數(shù)，包括0和5。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26的化合物，其中A1獨(dú)立地選自取代或未取代噻吩、吡咯、呋喃、 苯基、磷雜環(huán)戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、聯(lián)噻吩、三聯(lián)噻吩、噻吩并噻吩、二噻吩并 噻吩、苯并噻吩、異苯并噻吩、苯并二噻吩、環(huán)戊二噻吩、硅雜環(huán)戊二烯、硅雜環(huán)戊二烯聯(lián)噻 吩、噴哚、苯、萘、蒽、二萘嵌苯、諱、莉、花、甘菊環(huán)、批陡、巧惡唑、噻唑、噻嗪、啼陡、批嗪、咪 唑、苯并W惡唑、苯并巧惡,二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、異苯并呋喃、噻二唑、二噻吩 并吡咯、二噻吩并磷雜環(huán)戊二烯和咔唑9,9-1--'-9!1-芴、9-1?-9!1-咔唑、3,3'-1^'亞甲硅 基-2, 2' -聯(lián)噻吩、3, 3'RR' -環(huán)戊[2,l-b:3, 4-b' ]-二噻吩，其中R和R' =C1-C3tl 烷基或 QrC30芳基。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26的化合物，其中B1獨(dú)立地選自取代或未取代噻吩、吡咯、呋喃、苯 基、磷雜環(huán)戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、聯(lián)噻吩、三聯(lián)噻吩、噻吩并噻吩、二噻吩并噻 吩、苯并噻吩、異苯并噻吩、苯并二噻吩、環(huán)戊二噻吩、硅雜環(huán)戊二烯、硅雜環(huán)戊二烯聯(lián)噻吩、 吲哚、苯、萘、蒽、二萘嵌苯、茚、芴、芘、甘菊環(huán)、吡啶、鳴唑、噻唑、噻嗪、嘧啶、吡嗪、咪唑、苯 并5惡唑、苯并5惡二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、異苯并呋喃、噻二唑、全芴基苯和咔 唑。
29. 根據(jù)權(quán)利要求24,其具有式I:
其中XJPY1 選自-C(W)-和CH，其中當(dāng)X1S-C(W)-時(shí)，Y1SCH,且當(dāng)X1SCH時(shí)，Y1 為-C(W)-;且 其中M選自硫（S)、氧（O)或N-R1，其中R1為H、C1-C3tl烷基或C6-C3tl芳基； 其中不取決于X1和Y1,X2和Y2選自-C(W)-和CH，其中當(dāng)X2為-C(W)-時(shí)，Y2為CH，且 當(dāng)X2SCH時(shí)，Y2S-C(W)-; 其中W選自F、C1、&、I、-CN、-CF3、-CHF2 或-CH2F; A1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基； 各個(gè)B1獨(dú)立地選自取代或未取代芳基或雜芳基；且 各個(gè)B2獨(dú)立地選自不存在、H、F、C1-C16烷基，或者C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基.
30. 根據(jù)權(quán)利要求29的化合物，其中A1獨(dú)立地選自取代或未取代噻吩、吡咯、呋喃、 苯基、磷雜環(huán)戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、聯(lián)噻吩、三聯(lián)噻吩、噻吩并噻吩、二噻吩并 噻吩、苯并噻吩、異苯并噻吩、苯并二噻吩、環(huán)戊二噻吩、硅雜環(huán)戊二烯、硅雜環(huán)戊二烯聯(lián)噻 吩、吲哚、苯、萘、蒽、二萘嵌苯、諱、莉、花、甘菊環(huán)、批陡、5惡唑、噻唑、噻嗪、啼陡、批嗪、咪 唑、苯并5惡唑、苯并'^惡,二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、異苯并呋喃、噻二唑、二噻吩 并吡咯、二噻吩并磷雜環(huán)戊二烯和咔唑9,9-1--'-9!1-芴、9-1?-9!1-咔唑、3,3'-1^'亞甲硅 基-2, 2' -聯(lián)噻吩、3, 3'RR' -環(huán)戊[2,l-b:3, 4-b' ]-二噻吩，其中R和R' =C1-C3tl 烷基或 QrC30芳基。
31. 根據(jù)權(quán)利要求29的化合物，其中各個(gè)B1選自取代或未取代噻吩、吡咯、呋喃、苯 基、磷雜環(huán)戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、聯(lián)噻吩、三聯(lián)噻吩、噻吩并噻吩、二噻吩并噻 吩、苯并噻吩、異苯并噻吩、苯并二噻吩、環(huán)戊二噻吩、硅雜環(huán)戊二烯、硅雜環(huán)戊二烯聯(lián)噻吩、 吲哚、苯、萘、蒽、二萘嵌苯、諱、莉、花、甘菊環(huán)、批陡、巧惡唑、噻唑、噻嗪、啼陡、批嗪、咪唑、苯 并巧惡唑、苯并5惡二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、異苯并呋喃、噻二唑、全芴基苯和咔 唑。
32. 根據(jù)權(quán)利要求29的化合物，其具有以下式Ia-F、Ib-F或Ic-F:
33. 根據(jù)權(quán)利要求24的化合物，其具有式III-F:
其中M選自硫（S)、氧（O)或N-R1，其中R1為H、C1-C3tl烷基或C6-C3tl芳基； 其中H1 選自A1、-A1-B1-B2,或者
? η為0-5 (包括在內(nèi)）的整數(shù)； A1 (當(dāng)存在時(shí)）獨(dú)立地選自取代或未取代芳基或雜芳基，例如C6-C3tl取代或未取代芳基 或雜芳基、C6-C2tl取代或未取代芳基或雜芳基，以及C6-Cltl取代或未取代芳基或雜芳基； 各個(gè)B1 (當(dāng)存在時(shí)）獨(dú)立地選自取代或未取代芳基或雜芳基；且 各個(gè)B2 (當(dāng)存在時(shí)）獨(dú)立地選自不存在、H、F、C1-C16烷基，或者取代或未取代芳基或雜 芳基.
34. 根據(jù)權(quán)利要求33的化合物，其具有式IIIa-F、式IIIb-F、式IIIc-F或式IIId-F:

35. 根據(jù)權(quán)利要求24的化合物，其具有式IV-V:
其中XJPY1 選自-C(W)-和CH，其中當(dāng)X1S-C(W)-時(shí)，Y1SCH,且當(dāng)X1SCH時(shí)，Y1 為-C(W)-;且其中不取決于X1和Y1，X2和Y2選自-C(W)-和CH，其中當(dāng)X2為-C(W)-時(shí)，Y2 為CH，且當(dāng)X2為CH時(shí)，Y2為-C(W)-;且其中不取決于X1、Y1、X2和Y2，X3和Y3選自-C(W)-和 CH，其中當(dāng)X3為-C(W)-時(shí)，Y3為CH，且當(dāng)X3為CH時(shí)，Y3為-C(W)-; M選自硫（S)、氧（O)或N-R1，其中R1為H、C1-C3tl烷基或C6-C3tl芳基； 其中W選自F、C1、&、I、-CN、-CF3、-CHF2 或-CH2F; K1獨(dú)立地選自取代或未取代芳基或雜芳基，例如C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基、C6-C2tl取代或未取代芳基或雜芳基，以及C6-Cltl取代或未取代芳基或雜芳基； 各個(gè)E1獨(dú)立地不存在或者選自取代或未取代芳基或雜芳基； 各個(gè)D1獨(dú)立地選自取代或未取代芳基或雜芳基；且 各個(gè)D2獨(dú)立地選自不存在、H、F、C1-C16烷基，或者取代或未取代芳基或雜芳基.
36. 根據(jù)權(quán)利要求35的化合物，其具有式IVa-F或式IVb-F:
其中M選自硫（S)、氧（O)或N-R1，其中R1為H、C1-C3tl烷基或C6-C3tl芳基； 其中K1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基； 各個(gè)D1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基；且 各個(gè)D2獨(dú)立地選自不存在、H、F、C1-C16烷基，或者C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基。
37. 根據(jù)權(quán)利要求35的化合物，其具有式Va-F或式Vb-F:
其中M選自硫（S)、氧（0)或N-R1，其中R1為H、C1-C3tl烷基或C6-C3tl芳基； 在K1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基； 各個(gè)D1和E1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基；且 各個(gè)D2獨(dú)立地選自不存在、H、F、C1-C16烷基，或者C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基.
38. 根據(jù)權(quán)利要求24的化合物，其具有式VI-VII:

(2,2'，7,7' -基_9,9' -螺二[芴])，
(3, 3'，7, 7' -基-5, 5' -螺二[二苯并[b，d]噻咯])，
(2,2,，6,6' -基_4,4'螺二[環(huán)戊[l，2-b:5,4-b，]二噻吩])，或
(2, 2'，6, 6' -基-4, 4' -螺二[噻咯并[3, 2-b:4, 5-b' ]二噻吩]); 其中XJPY1選自-C(W)-和CH，其中當(dāng)X1S-C(W)-時(shí)，Y1SCH,且當(dāng)X1SCH時(shí)，Y1 為-C(W)-;且其中不取決于X1和Y1，X2和Y2選自-C(W)-和CH，其中當(dāng)X2為-C(W)-時(shí)，Y2 為CH，且當(dāng)X2為CH時(shí)，Y2為-C(W)-;且其中不取決于X1、Y1、X2和Y2，X3和Y3選自-C(W)-和 CH，其中當(dāng)X3為-C(W)-時(shí)，Y3為CH，且當(dāng)X3為CH時(shí)，Y3為-C(W)-;且其中不取決于Xp X2、Y2、X3和Y3,X4和Y4選自-C(W)-和CH，其中當(dāng)X4為-C(W)-時(shí)，Y4為CH，且當(dāng)X4為CH時(shí)， Y4 為-C(W)-; 其中M選自硫（S)、氧（O)或N-R1，其中R1為H、C1-C3tl烷基或C6-C3tl芳基； 其中W選自F、C1、&、I、-CN、-CF3、-CHF2 或-CH2F; 各個(gè)F1獨(dú)立地選自取代或未取代芳基或雜芳基； 各個(gè)G1獨(dú)立地選自取代或未取代芳基或雜芳基；且 各個(gè)G2獨(dú)立地選自不存在、H、F、C1-C16烷基，或者取代或未取代芳基或雜芳基。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38的化合物，其具有式VIa-F或式VIb-F:
其中M選自硫（S)、氧（0)或N-R1，其中R1為H、C1-C3tl烷基或C6-C3tl芳基； 其中各個(gè)F1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基； 各個(gè)G1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基；且 各個(gè)G2獨(dú)立地選自不存在、H、F、C1-C16烷基，或者C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基.
40. 根據(jù)權(quán)利要求38的化合物，其具有式VIIa-F或式VIIb-F:
其中M選自硫（S)、氧（O)或N-R1，其中R1為H、C1-C3tl烷基或C6-C3tl芳基； 其中各個(gè)F1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基； 各個(gè)G1獨(dú)立地選自C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基；且 各個(gè)G2獨(dú)立地選自不存在、H、F、C1-C16烷基，或者C6-C3tl取代或未取代芳基或雜芳基.
41.根據(jù)權(quán)利要求24的化合物，其具有式1-F、式2-F、式3-F、式4-F、式5-F、式6-F、式 7-F、式 8-F、式 9-F或式IO-F:

其中： M選自硫（S)、氧（O)或N-R1，其中R1為H、C1-C3tl烷基或C6-C3tl芳基； η為0-5的整數(shù)，包括O和5 ;m為0-5的整數(shù)，包括0和5 ; R2選自H、C1-C16烷基、-O-C1-C16烷基、C2-C16鏈烯基和C2-C16炔基； J選自CH和N; X在J為CH時(shí)為S、0或NH;且X在J為N時(shí)為S; R4為任選被一個(gè)或多個(gè)C1-C16烷基取代的C6-C3tl芳基；R6選自芳基、全氟芳基或任選全 氟化或者任選被一個(gè)或多個(gè)C1-C16烷基取代的C6-C3tl芳基；且各DONOR獨(dú)立地選自：
其中X為C或Si; A為N或P; R11選自C1-C16烷基； R12選自C1-C16烷基、C6-C2tl未取代芳基，或者被一個(gè)或多個(gè)選自如下的基團(tuán)取代的QrC2tl 芳基：_F、C1-C2tl 燒基、C1-C2tl 氟燒基、-O-C1-C2tl 燒基或-C1-C2tl 氟燒基； R13選自C「C16烷基或C6-C20芳基； R14 選自C1-C16 燒基、-O-C1-C16 燒基、-C( = 0) -O-C1-C16 燒基，或者-0-C( = 0) -C1-C16 燒基;且 R15選自C1-C16烷基、C6-C2tl未取代芳基，或者被一個(gè)或多個(gè)選自如下的基團(tuán)取代的QrC2tl 芳基：_F、C1-C2tl 燒基、C1-C2tl 氟燒基、-O-C1-C2tl 燒基或-C1-C2tl 氟燒基；且 R16選自C1-C16烷基、C6-C2tl未取代芳基，或者被一個(gè)或多個(gè)選自如下的基團(tuán)取代的QrC2tl 芳基：_F、C1-C2tl 燒基、C1-C2tl 氟燒基、-O-C1-C2tl 燒基或-C1-C2tl 氟燒基； 其中當(dāng)DONOR單元的僅一個(gè)化合價(jià)需要結(jié)合在分子的其余部分上時(shí)，DONOR的另一化 合價(jià)被H或C1-C2tl烷基封端。
【文檔編號(hào)】H01L51/00GK104321894SQ201380026203
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月23日
【發(fā)明者】G·C·巴贊, T·S·范德波爾, T·恩古耶, J·拉夫 申請(qǐng)人:加利福尼亞大學(xué)董事會(huì)