[发明专利]黄烷士林衍生物和它们作为有机半导体的用途

说明书

发明领域

本发明涉及苯并[h]苯[5,6]吖啶并[2,1,9,8-klmna]吖啶，它们的制备方法，它们在有机电子（OE）器件中作为半导体的用途和包括它们的OE器件。

背景和现有技术

有机半导体(OSC)有望变革用于显示技术的薄膜场效应晶体管（TFT）的制造方法。与经典的硅基场效应晶体管（FET）相比，有机TFT可以通过溶液涂覆方法（例如旋涂、滴涂、浸涂和更有效地喷墨印刷）更加成本有效地制造。OSC的溶液加工要求分子材料：1）在非毒性溶液中具有足够的溶解性；2）在溶液态中稳定；3）当蒸发溶剂时容易结晶；和最重要的是4）提供高载流子迁移率和低切断电流（low off current）。在上下文中，具有增溶性取代基的并五苯和杂并苯已经显示出是具有前景种类的p型OSC材料。特别地，非对称取代的并五苯已经显示了大于3cm²/Vs的空穴迁移率，如在WO2009/155106A1中所公开的，而氟化的蒽并二噻吩衍生物（F-ADT）已经显示了大于1cm²/Vs的空穴迁移率，如在US2008/0128680A1和Payne等,J.Am.Chem.Soc.,2005,127(14),4986和Subramanian等,J.Am.Chem.Soc.2008,130(9),2706-2707中公开的。

然而，对于这些材料仍然存在一些主要的缺点，包括低的光和环境稳定性、尤其是在溶液状态下，和低的相变温度和熔点。而且对于需要更高的源和漏电流的未来的OLED背板应用，目前可获得材料的迁移率和可加工性需要进一步的改善。

大于并五苯的并苯由于预期的更低的重组能（参见Deng等,J.Phys.Chem.B,2004,108,8614）和潜在的更高的载流子迁移率（参见Cheng等,J.Chem.Phys.,2003,118,3764）在新型的OSC需求中保持吸引力。然而，通过稠合另外的苯环的芳核线性延长通过在有机溶剂中降低的稳定性和溶解性而得到证实，其折衷了这些类似物作为OSC材料的现实应用（参见Purushothaman等,Org.Lett.,2010,12(9),2060）。有趣的是，比五并苯大得多的多环芳烃已经作为纳米材料合成（参见Yang等,J.Am.Chem.Soc.,2008,130(13),4216），或由于它们的2-D稠合特性本质上作为无稳定性问题的染料而存在。这种类型的结构最显著的代表为自支撑石墨（一类固有的2-D多环芳族体系），其中在环境条件下已经观察到超过10⁴cm²/Vs的大载流子迁移率（参见Geim等,Nat.Mater.,2007,6(3),183-191;和Allen等,Chem.Rev.,2010,110(1),132-145），并且在优化的条件下已经获得超过2x10⁵cm²/Vs的大的载流子迁移率（参见Bolotin等.,Solid State Commun.,2008,146,351）。

因此，对显示出良好的电子性能，尤其是高载流子迁移率，良好的加工性和高的热和环境稳定性，和尤其地在有机溶剂中的高溶解性的新型OSC材料仍然存在大量的需求。

本发明的目的在于提供用作有机半导体材料的化合物，其不具有如上所述现有技术材料的缺点，并且尤其显示了良好的电子性能，尤其是高的载流子迁移率、良好的加工性和高的热和环境稳定性，以及尤其是在有机溶剂中的高的稳定性。本发明的另一个目的是拓展技术人员可用的有机半导体材料池。

发现这些目的可以通过提供如本发明中要求保护的化合物来实现。这些化合物基于黄烷士酮作为起始材料，其是一种工业上可获得的具有以下显示的稠合多环芳环结构的染料。

为了本发明的目的，已经通过经由芳化其醌型（quinoid）结构成新的核单元而引入增溶性基团（即苯并[h]苯[5,6]吖啶并[2,1,9,8-klmna]吖啶（以下还简称为“黄烷士林”）），使得黄烷士酮在有机溶剂中是可溶的，从而使其变得可溶液加工。本发明的发明人已经发现，这些黄烷士林在有机溶剂中显示了良好的溶解性，所述溶剂尤其是通常用于有机电子器件制造的那些，和此外显示出良好的热稳定性和高载流子迁移率。

迄今为止，文献中还未报道基于黄烷士林的材料的实例。

发明概述

本发明涉及式I的化合物

其中各个基团具有以下含义：