[0001] Die Erfindung betrifft ein organisches halbleitendes Material der allgemeinen Formeln
I und II sowie lila.
[0002] Die Forschung und Entwicklung an organischen Solarzellen hat insbesondere in den
letzten zehn Jahren stark zugenommen. Der maximale bisher für so genannte "kleine
Moleküle" berichtete Wirkungsgrad liegt bei 5.7% [
Jiangeng Xue, Soichi Uchida, Barry P. Rand, and Stephen R. Forrest, Appl. Phys. Lett.
85 (2004) 5757]. Unter kleinen Molekülen werden im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht-polymere
organische, monodisperse Moleküle im Massebereich zwischen 100 und 2000 Gramm/Mol
verstanden. Damit konnten bisher die für anorganische Solarzellen typischen Effizienzen
von 10-20% noch nicht erreicht werden. Organische Solarzellen unterliegen aber denselben
physikalischen Limitierungen wie anorganische Solarzellen, weshalb nach entsprechender
Entwicklungsarbeit zumindest theoretisch ähnliche Effizienzen zu erwarten sind.
[0003] Organische Solarzellen bestehen aus einer Folge dünner Schichten (die typischerweise
jeweils 1nm bis 1µm dick sind) aus organischen Materialien, welche bevorzugt im Vakuum
aufgedampft oder aus einer Lösung aufgeschleudert werden. Die elektrische Kontaktierung
kann durch Metallschichten, transparente leitfähige Oxide (TCOs) und/oder transparente
leitfähige Polymere (PEDOT-PSS, PANI) erfolgen.
[0004] Eine Solarzelle wandelt Lichtenergie in elektrische Energie um. In diesem Sinne wird
der Begriff "photoaktiv" als Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie verstanden.
Im Gegensatz zu anorganischen Solarzellen werden bei organischen Solarzellen durch
das Licht nicht direkt freie Ladungsträger erzeugt, sondern es bilden sich zunächst
Exzitonen, also elektrisch neutrale Anregungszustände (gebundene Elektron-Loch-Paare).
Erst in einem zweiten Schritt werden diese Exzitonen in freie Ladungsträger getrennt,
die dann zum elektrischen Stromfluß beitragen.
[0005] Der Vorteil solcher Bauelemente auf organischer Basis gegenüber den konventionellen
Bauelementen auf anorganischer Basis (Halbleiter wie Silizium, Galliumarsenid) sind
die teilweise extrem hohen optischen Absorptionskoeffizienten (bis zu 2x10
5 cm
-1), die es erlauben, effiziente Absorberschichten von nur wenigen Nanometern Dicke
herzustellen, so dass sich die Möglichkeit bietet, mit geringem Material- und Energieaufwand
sehr dünne Solarzellen herzustellen. Weitere technologische Aspekte sind die niedrigen
Kosten, wobei die verwendeten organischen Halbleitermaterialien bei Herstellung in
größeren Mengen sehr kostengünstig sind; die Möglichkeit, flexible großflächige Bauteile
auf Plastikfolien herzustellen, und die nahezu unbegrenzten Variationsmöglichkeiten
und die unbegrenzte Verfügbarkeit der organischen Chemie.
[0006] Da im Herstellungsprozess keine hohen Temperaturen benötigt werden, ist es möglich,
organische Solarzellen als Bauteile sowohl flexibel als auch großflächig auf preiswerten
Substraten, z.B. Metallfolie, Plastikfolie oder Kunststoffgewebe, herzustellen. Dies
eröffnet neue Anwendungsgebiete, welche den konventionellen Solarzellen verschlossen
bleiben. Auf Grund der nahezu unbegrenzten Anzahl verschiedener organischer Verbindungen
können die Materialien für ihre jeweilige Aufgabe maßgeschneidert werden.
[0008] Hierbei bedeutet n bzw. p eine n- bzw. p-Dotierung, die zu einer Erhöhung der Dichte
freier Elektronen bzw. Löcher im thermischen Gleichgewichtszustand führt. In diesem
Sinne sind derartige Schichten primär als Transportschichten zu verstehen. Die Bezeichnung
i-Schicht bezeichnet demgegenüber eine undotierte Schicht (intrinsische Schicht).
Eine oder mehrere i-Schicht(en) können hierbei Schichten sowohl aus einem Material,
als auch eine Mischung aus zwei Materialien (sogenannte interpenetrierende Netzwerke)
bestehen. Im Gegensatz zu anorganischen Solarzellen liegen die Ladungsträgerpaare
in organischen Halbleitern nach Absorption jedoch nicht frei vor, sondern sie bilden
wegen der weniger starken Abschwächung der gegenseitigen Anziehung ein Quasiteilchen,
ein so genanntes Exziton. Um die im Exziton vorhandene Energie als elektrische Energie
nutzbar zu machen, muss dieses Exziton in freie Ladungsträger getrennt werden. Da
in organischen Solarzellen nicht ausreichend hohe Felder zur Trennung der Exzitonen
zur Verfügung stehen, wird die Exzitonentrennung an photoaktiven Grenzflächen vollzogen.
Die photoaktive Grenzfläche kann als eine organische Donator-Akzeptor-Grenzfläche
[
C.W. Tang, Appl. Phys. Lett. 48 (1986) 183] oder eine Grenzfläche zu einem anorganischen Halbleiter [
B. O'Regan, M. Grätzel, Nature 1991, 353, 737])] ausgeprägt sein. Die Exzitonen gelangen durch Diffusion an eine derartige aktive
Grenzfläche, wo Elektronen und Löcher voneinander getrennt werden. Diese kann zwischen
der p- (n-) Schicht und der i-Schicht bzw. zwischen zwei i-Schichten liegen. Im eingebauten
elektrischen Feld der Solarzelle werden die Elektronen nun zum n-Gebiet und die Löcher
zum p-Gebiet abtransportiert. Vorzugsweise handelt es sich bei den Transportschichten
um transparente oder weitgehend transparente Materialien mit großer Bandlücke (wide-gap).
Als wide-gap Materialien werden hierbei Materialien bezeichnet, deren Absorptionsmaximum
im Wellenlängenbereich <450nm liegt, bevorzugt bei <400nm.
[0009] Da durch das_ Licht immer erst Exzitonen erzeugt werden und noch keine freien Ladungsträger,
spielt die rekombinationsarme Diffusion von Exzitonen an die aktive Grenzfläche eine
kritische Rolle bei organischen Solarzellen. Um einen Beitrag zum Photostrom zu leisten,
muss daher in einer guten organischen Solarzelle die Exzitonendiffusionslänge die
typische Eindringtiefe des Lichts deutlich übersteigen, damit der überwiegende Teil
des Lichts genutzt werden kann. Strukturell und bezüglich der chemischen Reinheit
perfekte organische Kristalle oder Dünnschichten erfüllen durchaus dieses Kriterium.
Für großflächige Anwendungen ist allerdings die Verwendung von monokristallinen organischen
Materialien nicht möglich und die Herstellung von Mehrfachschichten mit ausreichender
struktureller Perfektion ist bis jetzt noch sehr schwierig.
[0010] Ein wichtiger Faktor in der Verbesserung der oben genannten Solarzellen liegt in
der Weiterentwicklung der organischen Schichten. Für die Absorberschichten, speziell
auf dem Gebiet kleiner Moleküle, sind in den letzten 5 Jahren wenige neue Materialien
bekannt geworden.
[0011] In der
WO2006092134A1 werden Verbindungen offenbart, die über einen Akzeptor-Donor-Akzeptor-Aufbau verfügen,
wobei der Donorblock ein ausgedehntes n-System besitzt.
[0012] In der
DE60205824T2 werden Thienothiophenderivate offenbart, die mit weiteren Aromaten ein n-System bilden
und an beiden Seiten von Alkylgruppen eingerahmt sind, und deren Verwendung in organischen
Halbleitern.
[0013] In der
WO2009051390 werden Thiophen basierte Akzeptor-Donator Farbstoffe für den Einsatz in farbstoffsensitiven
Solarzellen offenbart.
[0014] In der
WO 002008145172A1 werden neuartige Phthalocyanine zur Verwendung in Solarzellen vorgestellt.
[0015] In der
US7655809B2 werden Verbindungen aus 5 kondensierten Kohlenstoffzyklen in Reihe und deren Verwendung
als organische Halbleiter offenbart.
[0016] In der
WO 2006111511A1 und
WO2007116001A2 werden Rylentetracarbonsäurederivate zur Verwendung als aktive Schicht in Photovoltaik
offenbart.
[0017] Dagegen sind verschiedene Polymere zur Verwendung als aktive Schichten in organischer
Photovoltaik bekannt, beispielweise offenbart in
WO 2008088595A2,
EP2072557A1 oder
US 20070112171A1. Diese sind im Allgemeinen nicht verdampfbar, sondern werden in flüssiger Form zu
dünnen Schichten verarbeitet.
[0019] In den letzten 3 Jahren konnten durch die verschiedenen Ansätze regelmäßig verbesserte
Effizienzen für organische Solarzellen berichtet werden. Trotzdem sind die derzeitig
erreichten Effizienzen noch nicht ausreichend für einen kommerziellen Einsatz.
[0020] Aufgabe der Erfindung ist es ein Material bereitzustellen, welches im Vakuum verdampfbar
ist und als Lichtabsorber in einer organischen Solarzelle eingesetzt werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin ein optoelektronsiches Bauelement
anzugeben, welches ein organisches verdampfbares Halbleitermaterial enthält, welches
die im Stand der Technik benannten Nachteile überwindet.
[0021] Erfindungsgemäß wir diese Aufgabe gelöst durch Verbindungen der allgemeinen Formel
IIIa:
- mit W jeweils unabhängig voneinander ausgesucht aus C(CN)2, CHCN, C(CN)COOR', mit R' jeweils ausgesucht aus C1-C10-Alkyl, C3-C10-Aryl oder C2-C8-Heteroaryl,
besonders bevorzugt ausgesucht aus C(CN)2, CHCN,
- R1 und R6 jeweils unabhängig voneinander ausgesucht aus H, C1-C30 Alkyl, C1-C30 Perfluoralkyl,
C3-C10 Aryl, C2-C8-Heteroaryl, CN,
- wobei die Gruppen D ausgesucht sind aus:

- wobei Y1 ausgewählt ist aus: O, S, Se, P(R), P(O)R, Si(RR'), C(RR') und N(R) und
- W1 unabhängig ausgewählt ist aus: N und C-R mit R und R' unabhängig voneinander ausgewählt
aus substituiertem oder unsubstituiertem C1 bis C30-Alkyl, C3-C6-Aryl, oder C3-C8-Heteroaryl
und
- wobei X jeweils unabhängig voneinander ausgesucht ist aus O, NR', S, Se, mit R' ausgesucht
aus C1-C30-Alkyl, C1-C10-Aryl oder C1-C8-Heteroaryl,
- Y jeweils unabhängig voneinander ausgesucht ist aus N oder CR9 mit R9 = H, Halogen,
C1-C30 Alkyl, C1-C30 Alkenyl, C1-C30 Alkinyl, jeweils linear oder verzweigt, substituiert
oder unsubstituiert, OR', SR', SiR'3, NR'2 mit R' ausgesucht aus C1-C10-Alkyl, C3-C10-Aryl
oder C1-C8-Heteroaryl,
- Z jeweils unabhängig voneinander ausgesucht ist aus N oder CR10 mit R10 = H, Halogen,
C1-C30 Alkyl, C1-C30 Alkenyl, C1-C30 Alkinyl, jeweils linear oder verzweigt, substituiert
oder unsubstituiert), OR', SR', SiR'3, NR'2 mit R' ausgesucht aus C1-C10-Alkyl, C3-C10-Aryl
oder C1-C8-Heteroaryl,
- wobei R9 und R10 einen Ring bilden können, bevorzugt einen 5- Ring oder 6- Ring
- wobei die Gruppen E ausgewählt sind aus:







- wobei V1 und W1 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus: N und C-R mit R = H, Halogen, C1-C30
Alkyl, C1-C30 Alkenyl, C1-C30 Alkinyl, jeweils linear oder verzweigt, substituiert
oder unsubstituiert, C3-C10-Aryl oder C1-C8-Heteroaryl, substituiert oder unsubstituiert,
OR', SR', SiR'3, NR'2 mit R' ausgesucht aus C1-C10-Alkyl, C1-C10-Aryl oder C1-C8-Heteroaryl, bevorzugt
ist V1 und W1 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus: N und C-R mit R = H, Halogen, C1-C30
Alkyl, C1-C30 Alkenyl, C1-C30 Alkinyl, jeweils linear oder verzweigt, substituiert
oder unsubstituiert, C3-C10-Aryl oder C1-C8-Heteroaryl, substituiert oder unsubstituiert,
OR', SR', SiR-3, NR'2 mit R' ausgesucht aus C1-C10-Alkyl, C1-C10-Aryl oder C1-C8-Heteroaryl
- Y1 und Z1 ausgewählt ist aus: O, S, Se, P(R), P(O)R, Si(RR'), C(RR') und N(R) mit R und R'
jeweils unabhängig voneinander ausgesucht aus H, linear oder verzweigtem, substituiert
oder unsubstituiertem C1-C30 Alkyl, substituiert oder unsubstituiertem Aryl, substituiert
oder unsubstituiertem Heteroaryl, Acyl (COR'), COOR' oder OR', mit R' ausgesucht aus
C1-C30-Alkyl, C3-C10-Aryl oder C1-C8-Heteroaryl, bevorzugt sind Y1 uns Z1 ausgewählt
aus: O, S, Se, Si(RR'), C(RR') und N(R) mit R und R' jeweils unabhängig voneinander
ausgesucht aus H, linear oder verzweigtem, substituiert oder unsubstituiertem C1-C30
Alkyl, substituiert oder unsubstituiertem Aryl, substituiert oder unsubstituiertem
Heteroaryl, Acyl (COR'), COOR' oder OR', mit R' ausgesucht aus C1-C30-Alkyl, C3-C10-Aryl
oder C1-C8-Heteroaryl und
- X1 ausgewählt ist aus: O, S, Se, , und R und R' jeweils unabhängig voneinander ausgewählt
ist aus H, C1 bis C20-Alkyl, linear oder verzweigt, substituiert oder unsubstituiert,
C3 bis C6 Aryl oder C3 bis C8 Heteroaryl, OR', SR', SiR'3, NR'2 mit R' ausgesucht
aus C1-C10-Alkyl, C3-C6-Aryl oder C3-C8-Heteroaryl, bevorzugt ist X1 ausgewählt aus
O, S, Se und Si(RR'), und R und R' jeweils unabhängig voneinander ausgewählt ist aus
H, C1 bis C20-Alkyl, linear oder verzweigt, substituiert oder unsubstituiert, C3 bis
C6 Aryl oder C3 bis C8 Heteroaryl, OR', SR', SiR'3, NR'2 mit R' ausgesucht aus C1-C10-Alkyl,
C3-C6-Aryl oder C3-C8-Heteroaryl,
- und wobei R3, R4 und R5 unabhängig voneinander H, C1 bis C20-Alkyl, linear oder verzweigt,
substituiert oder unsubstituiert, C3 bis C6 Aryl oder C3 bis C8 Heteroaryl, OR', SR',
SiR'3, NR'2 mit R' ausgesucht aus C1-C10-Alkyl, C3-C6-Aryl oder C3-C8-Heteroaryl sein
können,
- bd unabhängig voneinander *-C=C-* oder *-C ≡ C-* bedeutet, n, m, o, p, q, und r, s,
und t unabhängig voneinander 0 oder 1 sein können mit der Maßgabe, dass mindestens
ein Parameter 1 ist und
- wobei eine aus den Gruppen bd, E und D aufgebaute Donoreinheit zumindest 10 konjugierte
Elektronen aufweist und
- die mit dem Stern* gekennzeichneten Bindungen, die Bindungen zu weiteren Gruppen in
den Verbindungen andeuten.
[0022] Bevorzugt sind die erfindungsgemäßen Verbindungen im Bezug auf die Hauptkette symmetrisch,
weisen also gleiche Bausteine D und E, sowie falls vorhanden, gleiche Doppel- oder
Dreifach-Bindungen bd auf, wobei Substituenten an der Hauptkette unterschiedlich sein
können. Insbesondere weisen die erfindungsgemäßen Verbindungen entweder eine Punkt-
oder Spiegelsymmetrie im Bezug auf die Hauptkette auf. Derartige symmetrische Verbindungen
orientieren sich in geordneter Weise in Schichten in optoelektronischen Bauelementen
und sind daher besonders als aktive Schichten in diesen Bauelementen geeignet.
[0023] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Verbindungen nicht nur
bezüglich der Hauptkette sondern auch bezüglich der Substituenten an der Hauptkette,
beispielsweise Alkylgruppen oder Ethergruppen symmetrisch.
[0024] Weiter bevorzugt weist die aus den Gruppen D, E und bd aufgebaute Donoreinheit zumindest
12 konjugierte Elektronen auf.
[0025] Die erfindungsgemäßen Verbindungen sind Oligomere und gut aus dem Vakuum verdampfbar.
Diese Verbindungen weisen zwei Elektronenakzeptorblöcke

auf, die einen ausgedehnten Elektronendonorblock aufgebaut aus den Gruppen D, E und
bd flankieren.
[0026] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die Verbindungen eine Gruppe
D ausgewählt aus

auf, wobei die Parameter r=s=0 sind.
[0027] Weiterhin kann die Gruppe E =

sein mit Y
1 = S und die Gruppen D =

so dass Verbindungen mit der allgemeinen Formel:

resultieren.
[0028] Gemäß einer weiteren Variante der oben genannten allgemeinen Formel weisen die Verbindungen
die Parameter m, r, s und q = 0 auf mit der allgemeinen Formel:

[0029] Weiterhin können diese Verbindungen mit o und p = 0 und t und n = 1 und W
1 = C-R durch die allgemeine Formel darstellbar sein:

[0030] Die Verbindungen können mit den Parametern t, m, o und s =0 und r = 1 durch die allgemeine
Formel:

beschrieben werden.
[0031] Diese allgemeine Formel kann durch die Wahl der Parameter p und q = 0 und W
1 = C-R in die folgende speziellere Formel überführt werden:

[0032] Alternativ können die erfindungsgemäßen Verbindungen die Gruppen D =

und E =

aufweisen.
[0033] Derartige Verbindungen können mit m, r, s und q =0 und t und n jeweils = 1 durch
die allgemeinen Formel:

dargestellt werden, wobei bevorzugt die Parameter o und p = 0 und W
1 = C-R gewählt werden.
[0034] Weitere Verbindungen können die Gruppen D =

und E ausgewählt aus:

aufweisen.
[0035] Diese Verbindungen können die Parameter m, q, r, und s = 0 und t und n jeweils =
1 mit der allgemeinen Formel:

aufweisen, wobei insbesondere X = S, und Y
1 = S sowie W
1 = C-R sein kann.
[0036] Weitere alternative Verbindungen weisen die Parameter m, t, n, o, q, s = 0 und r
= 1 auf, wobei E ausgewählt ist aus:

und

Bei diesen Verbindungen kann zusätzlich p = 0 sein.
[0037] Bevorzugt weisen die Elektronenakzeptor-Gruppen Mono-, Di- oder Tricyanovinylengruppen
auf, wobei W ausgewählt ist aus: C(CN)
2, CHCN und R1 und R6 ausgewählt sind aus: H und CN.
[0038] Gegenstand einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind Verbindungen der allgemeinen
Formel I oder II
wobei U, U1 und U2 jeweils unabhängig voneinander ausgesucht ist aus N-R7, SiR7R8,
CR7R8 mit R7 und R8 jeweils unabhängig voneinander ausgesucht aus H, linear oder verzweigtem,
substituiert oder unsubstituiertem C1-C30 Alkyl, substituiert oder unsubstituiertem
Aryl, substituiert oder unsubstituiertem Heteroaryl, Acyl (COR'), COOR' oder OR',
mit R' ausgesucht aus C1-C30-Alkyl, C3-C10-Aryl oder C1-C8-Heteroaryl,
R2, R3, R4 und R5 jeweils unabhängig voneinander ausgesucht sind aus H, Halogen, C1-C30
Alkyl, C1-C30 Alkenyl, C1-C30 Alkinyl, jeweils linear oder verzweigt, substituiert
oder unsubstituiert, C3-C10-Aryl oder C1-C8-Heteroaryl, substituiert oder unsubstituiert,
OR', SR', SiR'3, NR'2 mit R' ausgesucht aus C1-C10-Alkyl, C1-C10-Aryl oder C1-C8-Heteroaryl,
X jeweils unabhängig voneinander ausgesucht ist aus O, NR', S, Se, mit R' ausgesucht
aus C1-C30-Alkyl, C1-C10-Aryl oder C1-C8-Heteroaryl,
Y jeweils unabhängig voneinander ausgesucht ist aus N oder CR9 mit R9 = H, Halogen,
C1-C30 Alkyl, C1-C30 Alkenyl, C1-C30 Alkinyl, jeweils linear oder verzweigt, substituiert
oder unsubstituiert, OR', SR', SiR'3, NR'2 mit R' ausgesucht aus C1-C10-Alkyl, C1-C10-Aryl oder C1-C8-Heteroaryl,
Z jeweils unabhängig voneinander ausgesucht ist aus N oder CR10 mit R10 = H, Halogen,
C1-C30 Alkyl, C1-C30 Alkenyl, C1-C30 Alkinyl, jeweils linear oder verzweigt, substituiert
oder unsubstituiert), OR', SR', SiR'3, NR'2 mit R' ausgesucht aus C1-C10-Alkyl, C1-C10-Aryl oder C1-C8-Heteroaryl,
R1 und R6 jeweils unabhängig voneinander ausgesucht sind aus H, C1-C30 Alkyl, C1-C30
Perfluoralkyl, C3-C10 Aryl, CN,
W jeweils unabhängig voneinander ausgesucht ist aus O, C(CN)2, C(CN)COOR' mit R' ausgesucht aus C1-C10-Alkyl, C1-C10-Aryl oder C1-C8-Heteroaryl
und
n 0 oder 1 ist.
[0039] In einer Ausführungsform der Erfindung bilden R9 und R10 einen Ring, bevorzugt einen
5-Ring oder 6-Ring.
[0040] Im Rahmen der Formel I bevorzugte Verbindungen liegen vor wenn
U N-R7 ist mit R7 ausgesucht aus geradkettigem oder verzweigtem, substituierten oder
unsubstituierten Alkyl oder Cycloalkyl mit 1-10 C-Atomen oder substituierten oder
unsubsubstituierten Aryl oder Hetereoaryl mit 3-10 Atomen,
R1 bis R6 H sind,
Y C-R9 ist mit R9 ausgesucht aus H, Halogen, C1-C30 Alkyl, C1-C30 Alkenyl, C1-C30
Alkinyl, jeweils linear oder verzweigt, substituiert oder unsubstituiert, OR', SR',
SiR'3, NR'2 mit R' ausgesucht aus C1-C10-Alkyl, C1-C10-Aryl oder C1-C8-Heteroaryl,
Z oder C-R10 ist mit R10 ausgesucht aus H, Halogen, C1-C30 Alkyl, C1-C30 Alkenyl,
C1-C30 Alkinyl, jeweils linear oder verzweigt, substituiert oder unsubstituiert),
OR', SR', SiR'3, NR'2 mit R' ausgesucht aus C1-C10-Alkyl, C1-C10-Aryl oder C1-C8-Heteroaryl,
X S ist und
W C(CN)2 ist.
[0041] Im Rahmen von Formel II bevorzugte Verbindungen liegen vor wenn
n 0 oder 1 ist,
U N-R7 oder CR7R8 ist mit R7 und R8 unabhängig voneinander ausgesucht aus geradkettigem
oder verzweigtem, substituierten oder unsubstituierten Alkyl oder Cycloalkyl mit 1-10
C-Atomen oder substituierten oder unsubsubstituierten Aryl oder Hetereoaryl mit 3-10
Atomen,
Y oder C-R9 ist mit R9 ausgesucht aus H, Halogen, C1-C30 Alkyl, C1-C30 Alkenyl, C1-C30
Alkinyl, jeweils linear oder verzweigt, substituiert oder unsubstituiert, OR', SR',
SiR'3, NR'2 mit R' ausgesucht aus C1-C10-Alkyl, C1-C10-Aryl oder C1-C8-Heteroaryl,
Z oder C-R10 ist mit R10 ausgesucht aus H, Halogen, C1-C30 Alkyl, C1-C30 Alkenyl,
C1-C30 Alkinyl, jeweils linear oder verzweigt, substituiert oder unsubstituiert),
OR', SR', SiR'3, NR'2 mit R' ausgesucht aus C1-C10-Alkyl, C1-C10-Aryl oder C1-C8-Heteroaryl,
W C(CN)2 ist und
R1 bis R6 H sind.
[0042] Im Einzelnen seien beispielweise die folgenden Verbindungen der allgemeinen Formel
I a bis k genannt:
| Nr |
U |
R7 |
R8 |
R2/R3 |
Y |
Z |
R1/R6 |
W |
X |
| a |
NR7 |
Propyl |
- |
H |
C-Butyl |
CH |
H |
C (CN) 2 |
S |
| b |
NR7 |
Propyl |
- |
H |
C-Butyl |
CH |
H |
O |
S |
| c |
NR7 |
Phenyl |
- |
H |
C-Butyl |
CH |
H |
C (CN) 2 |
S |
| d |
NR7 |
Phenyl |
- |
H |
C-Butyl |
CH |
H |
O |
S |
| e |
NR7 |
Methyl |
- |
H |
CH |
CH |
H |
C (CN) 2 |
S |
| f |
NR7 |
Propyl |
- |
H |
CH |
CH |
H |
C (CN) 2 |
O |
| g |
NR7 |
Hexyl |
- |
H |
CH |
CH |
H |
C (CN) 2 |
S |
| h |
SiR7R8 |
Propyl |
Propyl |
H |
C-Butyl |
CH |
H |
C (CN) 2 |
S |
| i |
SiR7R8 |
Propyl |
Propyl |
H |
C-Butyl |
CH |
H |
O |
S |
| j |
CR7R8 |
Propyl |
Propyl |
H |
C-Propyl |
C-Propyl |
H |
C (CN) 2 |
S |
| k |
CR7R8 |
Propyl |
Propyl |
H |
C-Propyl |
C-Propyl |
H |
O |
S |
[0043] Im Einzelnen seien beispielweise die folgenden Verbindungen der allgemeinen Formel
II a bis f genannt:
| Nr |
U1/U2 |
R7 |
R8 |
R2-R5 |
Y |
Z |
R1/ R6 |
W |
X |
n |
| a |
NR7 |
Propyl |
- |
H |
- |
- |
H |
C (CN) 2 |
- |
0 |
| b |
NR7 |
Propyl |
- |
H |
- |
- |
H |
O |
- |
0 |
| c |
NR7 |
Propyl |
- |
H |
C-Propyl |
C-Propyl |
H |
C (CN) 2 |
S |
1 |
| d |
NR7 |
Propyl |
- |
H |
C-Propyl |
C-Propyl |
H |
O |
S |
1 |
| e |
CR7R8 |
Propyl |
Propyl |
H |
- |
- |
H |
C (CN) 2 |
- |
0 |
| f |
CR7R8 |
Propyl |
Propyl |
H |
- |
- |
H |
O |
- |
0 |
[0044] Die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen lässt sich über vielfältige dem
Fachmann bekannte Reaktionsschritte realisieren. Der zentrale Baustein mit U, U1 oder
U2 = NR lässt sich beispielsweise nach Zotti (
Zotti et al, Makromol. Chem. 1992, 193, 399)

Oder nach Rasmussen (
Rasmussen et al, Org. Chem. 2001, 66, 9067)

Oder nach Barlow (
Barlow et al, Chem. Eur. J. 2007, 13, 9637)

herstellen.
[0047] Die Kopplung der weiteren heterocyclischen 5-Ringe erfolgt über eine der üblichen
Methoden zur unsymmetrischen Verknüpfung zweier (hetero-)Aromaten (z.B. Negishi, Stille,
Suzuki, Kumada etc.) und ist dem Fachmann bekannt (
Rasmussen et al, Org. Lett. 2005, 7, 23, 5253,
McCullough et al, Adv. Funct. Mat.2009, 19, 3427,
Gronowitz, Hörnfeldt, "Thiophenes", Elsevier 2004):

[0048] Dabei sind A und B jeweils Metall- oder Halogenkomponenten.
[0049] Die Kopplung zweier zentraler Bausteine zu einer Verbindung der allgemeinen Formel
II mit n=0 kann nach den oben beschriebene Methoden unsymmetrisch stattfinden, wobei
A'=B ist:

[0050] Darüber hinaus ist eine symmetrische homolytische Kopplung für den Fall A'= A = Halogen
möglich, beispielsweise durch Umsetzung mit Magnesium gefolgt von Kupferchlorid oder
BuLi gefolgt von Kupferchlorid (Allg. Beschreibung in
Gronowitz, Hörnfeldt, "Thiophenes", Elsevier 2004).
[0051] Der Aufbau von Verbindungen der allgemeinen Formel II mit n=1 gelingt beispielsweise
nach den bereits benannten Kopplungsmethoden:

A und B sind jeweils Metall- oder Halogenkomponenten.
[0053] Weitere Akzeptorgruppen sind durch Umfunktionalisierung der zuvor beschriebenen Carbonylfunktion
C(O)R beispielsweise durch Knoevenagel-Kondensation realisierbar(
Allg. Beschreibung in Organikum, Wiley-VCH).

[0056] Die Reihenfolge der Reaktionen kann variiert werden.
[0057] Weiterhin wird die Aufgabe durch ein optoelektronisches Bauelement gelöst.
[0058] In einer Ausführungsform der Erfindung ist ein optoelektronisches Bauelement mit
einer Elektrode und einer Gegenelektrode und mindestens einer organischen lichtempfindlichen
Schicht zwischen der Elektrode (2) und der Gegenelektrode angegeben, wobei die organische
lichtempfindliche Schicht zumindest eine Verbindung gemäß Anspruch 1 und/oder 2 aufweist.
[0059] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das optoelektronische Bauelement
als organische Solarzelle ausgeführt.
[0060] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Bauelement als organische
pin-Solarzelle bzw. organische pin-Tandemsolarzelle oder pin-Mehrfachsolarzelle ausgeführt.
Als Tandemsolarzelle wird dabei eine Solarzelle bezeichnet, die aus einem vertikalen
Stapel zweier in Serie verschalteter Solarzellen besteht. Als Mehrfachsolarzelle wird
dabei eine Solarzelle bezeichnet, die aus einem vertikalen Stapel mehrerer in Serie
verschalteter Solarzellen besteht, wobei maximal 10 Solarzellen in einem Stapel verschaltet
sind.
[0061] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind in dem Bauelement noch eine
oder mehrere undotierte, teilweise dotierte oder ganz dotierte Transportschichten
vorhanden. Bevorzugt haben diese Transportschichten ein Maximum der Absorption bei
< 450nm, besonders bevorzugt < 400nm.
[0062] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Schichten des Schichtsystems
des Bauelements als eine den optischen Weg des einfallenden Lichts verlängernde Lichtfalle
ausgebildet.
[0063] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält mindestens eine der photoaktiven
Mischschichten als Akzeptor ein Material aus der Gruppe der Fullerene bzw. Fullerenderivate
(C
60, C
70, etc.).
[0064] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bestehen die Kontakte aus Metall,
einem leitfähigen Oxid, insbesondere ITO, ZnO:Al oder anderen TCOs oder einem leitfähigen
Polymer, insbesondere PEDOT:PSS oder PANI.
[0065] In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der ersten elektronenleitenden Schicht
(n-Schicht) und der auf dem Substrat befindlichen Elektrode noch eine p-dotierte Schicht
vorhanden, so dass es sich um eine pnip oder pni-Struktur handelt, wobei vorzugsweise
die Dotierung so hoch gewählt ist, dass der direkte pn-Kontakt keine sperrende Wirkung
hat, sondern es zu verlustarmer Rekombination, bevorzugt durch einen Tunnelprozess
kommt.
[0066] In einer weiteren Ausführungsform der oben beschriebenen Strukturen sind diese als
organische Tandemsolarzelle oder Mehrfachsolarzelle ausgeführt. So kann es sich bei
dem Bauelement um eine Tandemzelle aus einer Kombination aus nip, ni, ip, pnip, pni,
pip, nipn, nin, ipn, pnipn, pnin oder pipn-Strukturen handeln, bei der mehrere unabhängige
Kombinationen, die mindestens eine i-Schicht enthalten, übereinander gestapelt sind
(Kreuzkombinationen).
[0067] In einer weiteren Ausführungsform der oben beschriebenen Strukturen ist diese als
eine pnipnipn-Tandemzelle ausgeführt.
[0068] In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Bauelement mit mindestens einer anorganischen
Schicht beinhaltend eine oder mehrere anorganische Materialien aufgebaut.
[0069] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Bauelement auf ebenen, gekrümmten
oder flexiblen Trägerflächen verwendet. Bevorzugt sind diese Trägerflächen Plastikfolien
oder Metallfolien (z.B. Aluminium, Stahl), etc.
[0070] Nachfolgend soll die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele und dazugehöriger
Figuren eingehender erläutert werden. Es zeigen die
Fig.1 ein Reaktionsschema zur Herstellung der Verbindung Ic und Id, in
Fig.2 eine schematische Darstellung eines Absorptionsspektrums der Verbindung Ic,
in
Fig.3 eine schematische Darstellung einer Strom-Spannungs-Kurve einer Mip-Zelle mit
einer Mischschicht von Verbindung 1c und in
Fig.4 die schematische Darstellung einer Struktur eines beispielhaften photoaktiven
Bauelements.
Die Figuren 5A bis 9B zeigen die Absorptionsspektren weiterer erfindungsgemäßer Verbindungen
sowie die Strom-Spannungs-Kurven der entsprechenden Mip-Zellen mit diesen Verbindungen.
[0071] In den aufgeführten Ausführungsbeispielen sind beispielhaft einige erfindungsgemäßen
Bauelemente aufgezeigt. Zur Charakterisierung wichtige Kennzahlen sind der Füllfaktor,
die Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom aufgelistet, die aus der Strom-Spannungs-Kennlinie
entnommen werden. Die Ausführungsbeispiele sollen die Erfindung beschreiben ohne sich
auf diese zu beschränken.
Ausführungsbeispiel 1:
[0072] In einem ersten Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 schematisch die Darstellung der
Verbindung Ic und Id gezeigt.
[0073] Nachfolgend sind die einzelnen Herstellungsschritte angegeben:
Herstellung von Verbindung B:
[0074] In einem Autoklaven werden (A) (4.125 g, 12.75 mmol), t-BuONa (2.95 g, 30.7 mmol),
Pd
2dba
3 (293 mg, 0.32 mmol), 2,2'-Bis(diphenylphosphino)-1,1'-binaphthyl) (793 mg, 1.27 mmol)
vorgelegt, 25 ml Toluol zugegeben und das Reaktionsgemisch mit Argon belüftet. Phenylamin
(752.5 mg, 12.725 mmol) wird zugegeben, und die Mischung 12 Sunden erhitzt (110°C).
Nach dem Abkühlen werden 40 ml Wasser zugegeben. Die organische Phase wird abgetrennt,
die wässrige mit Et
2O extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden über Na
2SO
4 getrocknet und eingeengt. Der Rückstand wird chromatographisch gereinigt (Kieselgel,
PE CH
2Cl
2 10-1). Ausbeute: 2.59 g (92 %) von (B). NMR 1H: (CDCl
3) 7.16 (d, 2H), 7.03 (d, 2H), 4.04 (t, 2H), 1.93 (m, 2H), 0.97 (t, 3H)
Herstellung von Verbindung C
[0075] In einem mit Ar belüfteten 250 ml 3-Halsrundkolben wird (B) (1g, 4.5 mmol) in 100
ml THF (abs.) gelöst und auf -78°C gekühlt. nBuLi (2.5 M in Hexan, 4.5 ml, 11.3 mmol)
wird zugetropft, das Reaktionsgemisch wird ca.1 Stunde bei -78°C gehalten und dann
langsam für 1h auf RT erwärmt, dann wieder auf -78°C gekühlt. Me3SnCl (1.0 M in Hexan,
11.3 ml, 11.3 mmol) wird zugegeben und nach ca. 1 Stunde wird die Reaktionsmischung
aufgetaut. Nach 2 Stunden wird Wasser (100 ml) zugegeben, die wässrige Phase wird
mit 50 ml Et2O extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden getrocknet und
eingeengt. Ausbeute 2.37 g (96%) von (C). NMR 1H: (CDCl3) 6.97 (s, 2H), 4.12 (m, 2H),
1.89 (m, 2H), 0.93 (m, 3H), 0.36 (s, 9H)
Herstellung von Verbindung D
[0076] In einem Reaktionsgefäß werden unter Argon (C) (2.37 g, 4.3 mmol), 2-Brom-3-butyl-thiophen
(2.3 g, 10.49 mmol) und 250 mg Pd[PPh3]4 vorgelegt, 30 ml Toluol zugegeben und 48
Stunden unter Rückfluss erhitzt. Das Reaktionsgemisch wird mit NH4Cl (gesät.) und
Wasser gewaschen und eingeengt. Der Rückstand wird chromatographisch gereinigt (Kieselgel,
PE CH2C12 10-1). Ausbeute: 1.217 g (57 %) von (D). NMR 1H: (CDC13) 7.21 (d, 2H), 7.04
(s, 2H), 6.97 (d, 2H), 4.20 (t, 2H), 2.85 (t, 4H), 1.96 (m, 2H), 1.67 (m, 4H), 1.44
(m, 4H), 0.98 (m, 6H), 0.88 (3H).
Herstellung von Verbindung Id
[0077] In einem 100 ml Einhalsrundkolben werden DMF (2.27 ml, 29.3 mmol) und POCl3 (2.46
ml, 26.4 mmol) in 30 ml CH2Cl2 gelöst und 2 Stunden bei RT gerührt. Danach wird (D)
(1.217 g, 2.44 mmol) in 50 ml CH2Cl2 zugetropft und 48 Stunden bei RT gerührt. 50
ml NaHCO3 (gesät.) Lösung werden dem Reaktionsgemisch zugegeben und 2 Stunden bei
RT gerührt. Die organische Phase wird abgetrennt und 2x mit 50 ml Wasser gewaschen
und getrocknet. Das Lösemittel wird abdestilliert, der Rückstand wird chromatographisch
gereinigt (Kieselgel, CH2Cl2-MeOH 500-3). Ausbeute: 827 mg (62 %) von (Ib). NMR 1H:
(CDCl3,) 9.85 (s, 2H), 7.63 (s, 2H), 7.23 (s, 2H), 4.25 (t, 2H), 2.91 (t, 4H), 1.98
(m, 2H), 1.72 (m, 4H), 1.49 (m, 4H), 0.98 (m, 9H)
Herstellung von Verbindung Ic
[0078] In einem 250 ml Einhalsrundkolben werden (1d) (723 mg, 1.3 mmol) und Malonsäueredinitril
(862 mg, 13 mmol) in 150 ml 1,2-DCE gelöst und mit Piperidin (11 mg, 0.13 mmol) versetzt.
Nach 48h Erhitzen unter Rückfluss wird das Lösemittel entfernt und der Feststoff 2h
unter Rückfluss mit Wasser digeriert. Der Niederschlag wird abgetrennt, mehrmals mit
Wasser und dann mit MeOH gewaschen und getrocknet. Der Rückstand wird chromatographisch
gereinigt (Kieselgel, CH2Cl2). Ausbeute: 370 mg (45 %) von (Ic). NMR 1H: (C2D2Cl4,
373 K) 7.73 (s, 2H), 7.63 (s, 2H), 7.36 (s, 2H), 4.27 (t, 2H), 2.96 (t, 4H), 2.05
(m, 2H), 1.79 (m, 4H), 1.53 (m, 4H), 1.07 (m, 9H)
[0079] Durch Vakuumsublimation bei 10-6 bis 10-8 mbar wurde eine 30nm dünne Schicht hergestellt,
ermittelt mittels Schwingquartzmonitor. Verbindung Ic lässt sich mit guter Ausbeute
im Vakuum sublimieren. Das Absorptionsmaximum liegt, wie in Fig. 2 dargestellt, bei
603nm mit einer Absorption von 0,39.
[0080] In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein MIP-Bauelement bestehend aus einer
Probe auf Glas mit transparentem Deckkontakt ITO, einer Schicht Buckminster Fulleren
C
60, Mischschicht von Verbindung 1c mit C
60 2:1, einer p-dotierter Löchertransportschicht, einer Schicht Gold hergestellt. Fig.3
zeigt die Strom-Spannungs-Kurve dieser Mip-Zelle mit einer Mischschicht von Verbindung
1c mit C
60.
[0081] Die wichtigsten Kennzahlen wie der Füllfaktor FF, die Leerlaufspannung Uoc und der
Kurzschlussstrom jsc zeigen eine gut funktionierende organische Solarzelle.
[0082] Die folgenden Verbindungen wurden bisher auf ähnliche Weise hergestellt:
| Nr |
1H-NMR |
UV: λmax (Film) |
| Ia |
(C2D2Cl4, 373 K) 7.73 (s, 2H), 7.63 (s, 2H), 7.36 (s, 2H), 4.27 (t, 2H), 2.96 (t,
4H), 2.05 (m, 2H), 1.79 (m, 4H), 1.53 (m, 4H), 1.07 (m, 9H) |
627 nm |
| Ib |
(CDCl3) 9.85 (s, 2H), 7.63 (s, 2H), 7.23 (s, 2H), 4.25 (t, 2H), 2.91 (t, 4H), 1.98
(m, 2H), 1.72 (m, 4H), 1.49 (m, 4H), 0.98 (m, 9H) |
|
| Ic |
(C2D2Cl4, 373 K) 9.78 (s, 2H), 7.61 (s, 2H), 7.04 (s, 2H), 4.14 (t, 4H), 2.71 (t,
4H), 1.87 (m, 4H), 1.57 (m, 4H), 1.01 (t, 6H), 0.92 (t, 6H) |
603 nm |
| Id |
(CDCl3) 9.85 (s, 2H), 7.63 (m, 7H), 7.37 (s, 2H), 2.91 (t, 4H), 1.73 (m, 4H), 1.46
(m, 4H), 1.00 (t, 6H) |
|
| Ie |
in TCE-d2 bei 100°C, ppm: 7,78 (s, 2H), 7,71 (d, 2H), 7,42 (s, 2H), 7,39 (d, 2H),
3,98 (s, 3H) |
638nm |
| If |
in TCE-d2 bei 100 °C, ppm: 7,58 (s, 2H), 7,42 (s, 2H), 7,36 (d, 2H), 6,89 (d, 2H),
4,29 (t, 2H), 2,05 (qa, 2H), 1,07 (t, 3H) |
600nm |
| Ig |
in TCE-d2 bei 100 °C, ppm: 7,77 (s, 2H), 7,71 (d, 2H), 7,40 (s, 2H), 7,39 (d, 2H),
4,28 (t, 3H), 2,00 (m, 2H), 1,43 (m, 6H), 0,97 (t, 3H) |
637nm |
| Ih |
1H-NMR (CDCl3, 293K): 0.98 ppm (m, 16H), 1.45 (m, 8H), 1.69 (m, 4H), 2.85 (m, 4H),
7.40 (s, 2H), 7.52 (s, 2H),7.70(s,2H). |
598 nm |
| Ii |
1H-NMR (CDCl3, 293K): 0.98 ppm (m, 16H), 1.46 (m, 8H), 1.70 (m, 4H), 2.84 (m, 4H),
7.28 (s, 2H), 7.60 (s, 2H),9.83(s,2H). |
|
| Ij |
1H-NMR (CDCl3, 293K): 0.81 ppm (t, 6H), 0.98 (m, 4H), 1.05 (t, 6H), 1.10 (t, 6H),
1.58 (m, 4H), 1.61 (m, 4H), 1.93 (m, 4H), 2.70 (m, 4H), 2.80 (m, 4H), 7.30 (s, 2H),
7.81 (s, 2H). |
586 nm |
| Ik |
1H-NMR (CDCl3, 293K): 0.80 ppm (t, 6H), 1.05 (m, 10H), 1.07 (t, 6H), 1.63 (m, 4H),
1.68 (m, 4H), 1.87 (m, 4H), 2.75 (m, 4H), 2.89 (m, 4H), 7.17 (s, 2H), 10.00 (s, 2H). |
|
| |
|
|
| |
|
|
| Nr |
|
|
| IIa |
Unlöslich |
616 nm |
| IIb |
(C2D2Cl4, 373 K) 9.68 (s, 2H), 7.69 (s, 2H), 7.22 (s, 2H), 4.23 (t, 4H), 1.97 (m,
4H), 1.02 (t, 6H) |
|
| IIc |
(C2D2Cl4, 373 K) 7.77 (s, 2H), 7.74 (s, 2H), 7.17 (s, 2H), 4.28 (t, 4H), 2.90 (t,
4H), 2.06 (m, 4H), 1.76 (m, 4H), 1.15 (t, 6H), 1.08 (t, 6H) |
597 nm |
| IId |
(C2D2Cl4, 373 K) 9.78 (s, 2H), 7.61 (s, 2H), 7.04 (s, 2H), 4.14 (t, 4H), 2.71 (t,
4H), 1.87 (m, 4H), 1.57 (m, 4H), 1.01 (t, 6H), 0.92 (t, 6H) |
|
| IIe |
1H-NMR (CDCl3, 293K): 0.81 ppm (t, 12H), 0.99 (m, 8H), 1.91 (m, 8H), 7.16 (s, 2H),
7.53 (s, 2H), 7.73 (s, 2H). |
601 nm |
| IIf |
1H-NMR (CDCl3, 293K): 0.80 ppm (t, 12H), 1.01 (m, 8H), 1.88 (m, 8H), 7.12 (s, 2H),
7.57 (s, 2H), 9.83 (s, 2H). |
|
Ausführungsbeispiel 2:
[0083]

Allgemeine Arbeitsvorschrift für Stille-Kupplung (AAV1)
[0084] Die Bisstannyl-Verbindung und 3 äquivalente der Brom-Verbindung werden in trockenem
THF gelöst. Pd(PPh
3)
4 wird hinzugegeben und die Reaktionsmischung wird auf Rückflußtemperatur erhitzt.
Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird filtriert und der Rückstand wird mit THF
und Methanol gewaschen. Das Rohprodukt wird entweder mittels Chromatographie oder
durch umkristallisieren gereinigt, um das Produkt sauber zu isolieren.
Allgemeine Arbeitsvorschrift für Knoevenagel-Reaktion (AAV2)
[0085] Der Aldehyd und Malodinitril werden in Ethanol gelöst, man gibt Piperidine hinzu
und erhitzt 2 h unter Rückfluß. Nach dem Abkühlen wird der Niederschlag abfiltriert
und mit Ethanol und Hexan gewaschen. Das Rohprodukt wird umkristallisiert um das Produkt
sauber zu isolieren.
4-Propyl-2,6-bistrimethylstannyl-4H-dithieno[3,2-b;2',3'-d]pyrrol (4)
[0086] Zu einer Lösung von 1,1 g (5,0 mmol) 4-Propyl-4
H-dithieno[3, 2-b; 2',3'-d]pyrrol (
32) in 17 ml trockenem THF werden 6,9 ml (11,0 mmol) einer 1,6 M n-Butyllithium-hexane-Lösung
bei -78°C hinzugegeben. Nachdem die Mischung für 1 h bei -78°C gerührt wurde, wird
das Kühlbad entfernt und eine weitere Stunde bei Raumtemperatur gerührt. Ein Niederschlag
entsteht während dieser Zeit. Die Suspension wird -78°C gekühlt und eine Lösung von
2,2 g (11,0 mmol) Trimethylstannylchlorid gelöst in 3 ml THF wird hinzugegeben. Man
rührt die Mischung für 1 h -78°C und entfernt anschließend das Kühlbad, um weitere
3 h bei Raumtemperatur zu rühren. 50 ml n-Hexan werden hinzugegeben und man hydrolisiert
mit Wasser. Die organische Phase wird dreimal mit 50 ml Wasser gewaschen und über
Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Abdestillieren der Lösemittel wird der Rückstand
im Vakuum getrocknet und das Rohprodukt (2,26g, 88%) wird in der nächsten Stufe ohne
weitere Reinigung eingesetzt..
1H-NMR (CDCl
3) : 7,01 ppm (s, 2H), 4,16 (t, 2H), 1,94 (qa, 2H), 0,98 (t, 3H), 0,40 (s, 18H) .
3-(5-Brom-2-thienyl)prop-2-ennitril (3a/b)1
[0087] Zu einer Lösung von 6,0 ml (10,8 mmol) 1,8 M LDA-THF-Lösung in 10 ml THF werden 0,56
ml (10,8 mmol) Acetonitril bei - 78°C getropft. Die Mischung wird 30 min gerührt.
Man gibt 1,91 g (10,0 mmol) 5-Bromthiophen-2-carbaldehyd (
1) hinzu und rührt 1 h bei -78°C. Die Reaktionsmischung wird auf-20°C erwärmt und gesättigte
NH
4Cl-Lösung (2 ml) wird hinzugegeben. Man trennt die Phasen und extrahiert die wässrige
Phase mit Ether (30 ml). Die vereinigten organischen Phasen werden über Natriumsulfat
getrocknet. Man destilliert die Lösemittel ab und erhält ein braunes Öl. Das braune
Öl wird in 5 ml Essigsäureanhydrid und 0,1 ml konz. Phosphorsäure gelöst. Diese Reaktionsmischung
wird für 2 h auf 100°C erhitzt. 30 ml Wasser werden hinzugegeben und die wässrige
Phase wird mit 50 ml Ether extrahiert. Die organische Phase wird portionsweise mit
Natriumhydrogencarbonat-Lösung bis zur Neutralität gewaschen und über Ntriumsulfat
getrocknet. Nach dem Abdestillieren der Lösemittel wird der Rückstand mittels Chromatographie
gereinigt (SiO
2, DCM : Hexan (1:1)). Man erhält 0,78 g (36%) Produkt als E/Z-Isomere.
1H-NMR (CDCl
3) E-Isomer: 7,25 ppm (d, 1H), 7,11 (d, 1H), 7,08 (d, 1H), 5,26 (d, 1H). Z-Isomer:
7, 33 (d, 1H), 7,04 (d, 1H), 6,98 (d, 1H), 5,54 (d, 1H).
3-(5-{6-[5-(2-cyano-vinyl)-thiophen-2-yl]-4-propyl-4H-dithieno[3,2-b;2',3'-d]pyrrol-2-yl}-thiophen-2-yl)prop-2-ennitril (5a/b/c)
[0088] Nach AAV1, 3-(5-Brom-2-thienyl)prop-2-ennitril (3a/b) (578 mg, 2,70 mmol) und 4-Propyl-2,6-bistrimethylstannyl-4
H-dithieno[3,2-b;2',3'-d]pyrrol (
4) (490 mg, 0,90 mmol) werden in 5 ml THF gelöst, Pd(PPh
3)
4 (104 mg, 0,09 mmol) wird hinzugegeben und die Mischung wird für 16 h auf 70°C erhitzt.
Nach der Aufarbeitung wird das Rohprodukt mittels Chromatographie gereinigt (SiO
2, DCM). Man erhält drei Produkte (60 mg (14%) Z,Z-Isomer, 60 mg (14%) E,E-Isomer and
100 mg (23%) E,Z-Iisomer) in einer Gesamtausbeute von 50%.
1H-NMR (TCE-d2, 375 K) Z,Z-Isomer: 7,36 ppm (d, 2H), 7,18 (s, 2H), 7, 14 (d, 2H), 7,
11 (d, 2H), 5,16 (d, 2H), 4,12 (dd, 2H), 1,93 (qa, 2H), 0,98 (t, 3H). UV (Film): 500
nm. E,E-Isomer: 7,35 (d, 2H), 7,11 (s, 2H), 7,10 (d, 4H), 5,54 (d, 2H), 4,11 (dd,
2H), 2,92 (qa, 2H), 0,97 (t, 3H). UV (Film): 521 nm. E,Z-Isomer: 7,35 (m, 2H), 7,18
(s, 1H), 7,11 (m, 5H), 5,53 (d, 1H), 5,17 (d, 1H), 4,11 (dd, 2H), 1,92 (qa, 2H), 0,98
(t, 3H). UV (Film) : 514 nm.
Ausführungsbeispiel 3:
[0089]

2-[(4-Bromphenyl)methylen]propandinitril (7)
[0090] Nach AAV2, 4-Brom-benzaldehyd (
6) (1,0 g, 5,40 mmol) und Malodinitril (429 mg, 6,48 mmol) werden in 15 ml Ethanol
gelöst, Piperidine (50 µl, 0,05 mmol) wird hinzugegeben und die Mischung wird für
2 h erhitzt. Nach der Aufarbeitung wird das Rohprodukt aus Ethanol umkristallisiert
und man erhält 775 mg (62%) Produkt.
1H-NMR (CDCl
3): 7,77 ppm (d, 2H), 7,72 (s, 1H), 7,69 (d, 2H).
Dicyanovinyl-Verbindung 8
[0091] Nach AAV1, 2-[(4-bromphenyl)methylen]propandinitril (7) (699 mg, 3,00 mmol) und 4-Propyl-2,6-bistrimethylstannyl-4
H-dithieno[3,2-b;2',3'-d]pyrrol (
4) (547 mg, 1,00 mmol) werden in 3,8 ml THF gelöst, Pd(PPh
3)
4 (59 mg, 0,05 mmol) wird hinzugegeben und die Mischung wird für 36 h auf 70°C erhitzt.
Nach der Aufarbeitung wird das Rohprodukt aus Chlorbenzol umkristallisiert und man
erhält 120 mg (23%) Produkt.
1H-NMR (TCE-d2, 375 K): 7,98 ppm (d, 4H), 7,85 (d, 4H), 7,76 (s, 2H), 7, 49 (s, 2H),
4,29 (dd, 2H), 2,07 (qa, 2H), 1,11 (t, 3H). UV (Film): 526 nm.
Ausführungsbeispiel 4:
[0092]

2-[(4-Brom-3-fluor-phenyl)methylen]propandinitril (10)
[0093] Nach AAV2, 4-Brom-3-fluorbenzaldehyd (
9) (820 mg, 4,04 mmol) und Malodinitril (320 mg, 4,85 mmol) werden in 15 ml Ethanol
gelöst, Piperidin (40 µl, 0,04 mmol) wird hinzugegeben und die Mischung wird für 2
h erhitzt. Nach der Aufarbeitung wird das Rohprodukt aus Ethanol umkristallisiert
und man erhält 847 mg (84%) Produkt.
1H-NMR (CDCl
3) : 7,75 ppm (dd, 1H), 7,70 (s, 1H), 7,68 (dd, 1H), 7,56 (dd, 1H).
Dicyanovinyl-Verbindung 11
[0094] Nach AAV1, 2-[(4-Brom-3-fluor-phenyl)methylen]propandinitril (
10) (840 mg, 3,35 mmol) and 4-Propyl-2,6-bistrimethylstannyl-4H-dithieno[3,2-b;2',3'-d]pyrrol
(
4) (610 mg, 1,12 mmol) werden in 4,5 ml THF gelöst, Pd(PPh
3)
4 (127 mg, 0,11 mmol) wird hinzugegeben und die Mischung wird für 20 h auf 70°C erhitzt.
Nach der Aufarbeitung wird das Rohprodukt aus Chlorbenzol umkristallisiert und man
erhält 20 mg (3%) Produkt.
1H-NMR (TCE-d2, 375 K): 7,78 ppm (dd, 2H), 7,69 (d, 2H), 7,65 (d, 2H), 7,61 (s, 2H),
7,59 (s, 2H), 4,21 (dd, 2H), 1,96 (qa, 2H), 0,99 (t, 3H).
Ausführungsbeispiel 5:
[0095]

2-[(6-Brom-3-pyridyl)methylen]propandinitril (13)
[0096] Nach AAV2, 6-Brompyridin-3-carbaldehyd (
12) (1,0 g, 5,40 mmol) and malodinitril (429 mg, 6,48 mmol) werden in 15 ml Ethanol
gelöst, Piperidin (50 µl, 0,05 mmol) wird hinzugegeben und die Mischung wird für 2
h erhitzt. Nach der Aufarbeitung wird das Rohprodukt aus Ethanol umkristallisiert
und man erhält 690 mg (55%) Produkt.
1H-NMR (CDCl
3): 8, 63 ppm (d, 1H), 8,31(dd, 1H), 7, 7 6 (s, 1H), 7,71 (d, 1H).
Dicyanovinyl-Verbindung 14
[0097] Nach AAV1, 2-[(6-Brom-3-pyridyl)methylen]propandinitril (13) (690 mg, 2,95 mmol)
and 4-Propyl-2,6-bistrimethylstannyl-4
H-dithieno[3,2-b;2',3'-d]pyrrol (4) (547 mg, 1,00 mmol) werden in 4,0 ml THF gelöst,
Pd(PPh
3)
4 (69 mg, 0,06 mmol) wird hinzugegeben und die Mischung wird für 36 h auf 70°C erhitzt.
Nach der Aufarbeitung wird das Rohprodukt aus Chlorbenzol umkristallisiert und man
erhält 320 mg (61%) Produkt. MALDI (m/z): 527,1. UV (Film): 581 nm.
Ausführungsbeispiel 6:
[0098]

3-Butyl-2-[2-[6-[2-(3-butyl-2-thienyl)ethinyl]-1,5-dichlor-2-naphthyl]ethinyl]thiophen
(19)2
[0099] 1,46 g (2,96 mmol) [1,5-Dichlor-6-(trifluormethylsulfonyloxy)-2-naphthyl] trifluormethanesulfonat
(
17) und 1,46 g (8,89 mmol) 3-Butyl-2-ethinyl-thiophen (
18) werden in 1,25 ml trockenem Triethylamin und 30 ml trockenem THF gelöst. Zu der
Reaktionsmischung gibt man 208 mg (0,30 mmol) Pd(PPh
3)
2Cl
2 und 113 mg (0,59 mmol) Kupfer(I)-Iodid. Die Mischung wird 20 h unter Rückfluß erhitzt.
Man gibt 3 ml Wasser und 3 ml 1N HCl-Lösung hinzu, die Phasen werden getrennt und
die wässrige Phase wird dreimal mit 25 ml DCM extrahiert. Die vereinigten organischen
Phasen werden über Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Abdestillieren der Lösemittel
wird der Rückstand aus Hexan / Chloroform umkristallisiert und man erhält 505 mg (33%)
Produkt.
1H-NMR (CDCl
3): 8,22 ppm (d, 2H), 7,68 (d, 2H), 7,27 (d, 2H), 6,94 (d, 2H), 2,88 (dd, 4H), 1,70
(m, 4H), 1,42 (qa, 4H), 0,96 (t, 6H).
2,7-Bis(3-butyl-2-thienyl)benzthiopheno[7,6-g]benzthiophen (20)
[0100] Zu einer Suspension von 932 mg (3,88 mmol) Natriumsulfidnona-hydrat in 23 ml NMP
werden 505 mg (0,97 mmol) von naphthylethin
19 gegeben. Die Reaktionsmischung wird für 16 h unter Rückfluß erhitzt. Nach dem Abkühlen
auf Raumtemperatur werden 76 ml Ammoniumchlorid-Lösung hinzugegeben und man extrahiert
dreimal mit 30 ml Chloroform. The organics were combined and dried over anhydrous
sodium sulphate. Die vereinigten organischen Phasen werden über Natriumsulfat getrocknet.
Nach dem Abdestillieren der Lösemittel wird der Rückstand mittels Chromatographie
(SiO
2, n-hexane) gereinigt und man erhält 300 mg (60%) Produkt.
1H-NMR (CDCl
3) : 8, 01 ppm (d, 2H), 7,88 (d, 2H), 7, 47 (s, 2H), 7, 27 (d, 2H), 7,01 (d, 2H), 2,
91 (dd, 4H), 1,71 (m, 4H), 1,45 (qa, 4H), 0,96 (t, 6H).
4-Butyl-5-[2-(3-butyl-5-formyl-2-thienyl)benzthiopheno[7,6-g]benzthiophen-7-yl]thiophen-2-carbaldehyd
(21)
[0101] Zu einer Lösung von Benzthioheno-benzthiophen
20 (300 mg, 0,58 mmol) in 7 ml Dichlormethan wird eine Lösung von 1,1 ml (11,4 mmol)
Phosphoroxychlorid and 0, 94 ml (12,2 mmol) DMF in 7 ml DCM gegeben. Die Reaktionsmischung
wird 16 h refluxiert, anschließend gibt man ges. Natriumhydrogencarbonat-Lösung (50
ml) hinzu und rührt 2 h bei Raumtemperatur. Nach Phasentrennung wird die organische
Phase über Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Abdestillieren der Lösemittel wird der
Rückstand aus Toluol umkristallisiert und man erhält 172 mg (52%) Produkt.
1H-NMR (TCE-d2, 375 K): 9,83 ppm (s, 2H), 8,01 (d, 2H), 7,90 (s, 2H), 7,61 (s, 4H),
2,92 (dd, 4H), 1,72 (m, 4H), 1,44 (qa, 4H), 0,95 (t, 6H).
2-[[4-Butyl-5-[7-[3-butyl-5-(2,2-dicyanovinyl)-2-thienyl]benzthiopheno[7,6-g]benzthiophen-2-yl]-2-thienyl]methylen]propandinitril
(22)
[0102] Eine Lösung von Dialdehyd
21 (167 mg, 0,29 mmol), Malodinitril (214 mg, 3,24 mmol) und Piperidin (4 mg 0,04 mmol)
in 50 ml 1,2-Dichlorethan wird für 48 h refluxiert. Nach dem Abdestillieren des Lösemittels
wird der Rückstand in Wasser suspendiert und für 2 h refluxiert. Das Rohprodukt wird
filtriert, gewaschen mit Wasser und Methanol und im Vakuum getrocknet. Der Rückstand
wird aus Chlorbenzol umkristallisiert und man erhält 158 mg (81 %) Produkt.
1H-NMR (TCE-d2, 375 K): 8,03 ppm (d, 2H), 7,92 (d, 2H), 7,69 (s, 2H), 7,68 (s, 2H),
7,61 (s, 2H), 2,94 (dd, 4H), 1,72 (m, 4H), 1,45 (qa, 4H), 0,96 (t, 6H).
Ausführungsbeispiel 7:
[0103]

(4,8-Diethoxy-2-trimethylstannyl-thieno[2,3-f]benzthiophen-6-yl)-trimethyl-stannan
(27)3
[0104] Zu einer Lösung von 556 mg (2,0 mmol) 4,8-Diethoxythieno[2,3-f]benzthiophen (
26) in 8 ml trockenem THF werden 1,6 ml (4,1 mmol) 2,5 M n-Butyllithium-Hexan-Lösung
bei -78°C getropft. Nachdem die Mischung 1h bei -78°C gerührt wurde, wird das Kühlbad
entfernt und für eine weitere Stunde bei Raumtemperatur gerührt. Es wird auf -78°C
gekühlt und man gibt eine Lösung von 4,2 ml (4,2 mmol) 1,0 M Trimethylstannylchlorid
in n-Hexane hinzu. Die Reaktionsmischung wird noch 10 min bei -78°C gerührt und anschließend
16 h bei Raumtemperatur. 20 ml Ether und 20 ml Wasser werden hinzugegeben und die
organische Phase wird separiert. Die wässrige Phase wird extrahiert mit 20 ml Ether,
man vereinigt die organischen Phasen und trocknet über Natriumsulfat. Nach dem Abdestillieren
der Lösemittel wird der Rückstand im Vakuum getrocknet. Das Rohprodukt (1,13 g, 94%)
wird ohne weitere Reinigung in der nächsten Stufe eingesetzt.
1H-NMR (CDCl
3) : 7,51 ppm (s, 2H), 4,38 (qa, 4H), 1,50 (t, 6H), 0,45 (s, 18H).
Dicyanovinyl-Verbindung 28
[0105] Nach AAV1, 2-[(5-Brom-2-thienyl)methylen]propandinitril (621 mg, 2,6 mmol) and (4,8-Diethoxy-2-trimethylstannyl-thieno[2,3-f]benzthiophen-6-yl)-trimethyl-stannan
(
27) (604 mg, 1,0 mmol) werden in 4 ml THF gelöst, Pd(PPh
3)
4 (59 mg, 0,05 mmol) wird hinzugegeben und die Mischung wird für 16 h auf 70°C erhitzt.
Nach der Aufarbeitung wird das Rohprodukt aus Chlorbenzol umkristallisiert und man
erhält 290 mg (49%) Produkt.
1H-NMR (TCE-d2, 375 K): 7,84 ppm (s, 2H), 7,83 (s, 2H), 7,78 (d, 2H), 7,53 (d, 2H),
4,53 (qa, 4H), 1,62 (t, 6H). UV (Film): 589 nm (max), 466 nm.
Ausführungsbeispiel 8:
[0106]

(4,8-Dipropyl-2-trimethylstannyl-thieno[2,3-f]benzthiophen-6-yl)-trimethyl-stannan
(30)4
[0107] Zu einer Lösung von 400 mg (1,47 mmol) 4,8-Dipropylthieno[2,3-f]benzthiophen (29)
in 6 ml THF werden 1,2 ml (3,02 mmol) 2,5 M n-Butyllithium-Hexan-Lösung bei-78°C getropft.
Nachdem die Mischung 1h bei -78°C gerührt wurde, wird das Kühlbad entfernt und für
eine weitere Stunde bei Raumtemperatur gerührt. Es wird auf -78°C gekühlt und man
gibt eine Lösung von 3,2 ml (3,2 mmol) 1,0 M Trimethylstannylchlorid in n-Hexane hinzu.
Die Reaktionsmischung wird noch 10 min bei -78°C gerührt und anschließend 16 h bei
Raumtemperatur. 20 ml Ether und 20 ml Wasser werden hinzugegeben und die organische
Phase wird separiert. Die wässrige Phase wird extrahiert mit 20 ml Ether, man vereinigt
die organischen Phasen und trocknet über Natriumsulfat. Nach dem Abdestillieren der
Lösemittel wird der Rückstand im Vakuum getrocknet. Das Rohprodukt (890 mg, 100%)
wird ohne weitere Reinigung in der nächsten Stufe eingesetzt.
1H-NMR (CDCl
3): 7,50 ppm (s, 2H), 3,21 (dd, 4H), 1,88 (qa, 4H), 1,07 (t, 6H), 0,45 (s, 18H).
Dicyanovinyl-Verbindung 31
[0108] Nach AAV1, 2-[(5-Brom-2-thienyl)methylen]propandinitril (538 mg, 2,25 mmol) und (4,8-Diethoxy-2-trimethylstannyl-thieno[2,3-f]benzthiophen-6-yl)-trimethyl-stannan
(
30) (450 mg, 0,75 mmol) werden in 5 ml THF gelöst, Pd(PPh
3)
4 (43 mg, 0,04 mmol) wird hinzugegeben und die Mischung wird für 16 h auf 70°C erhitzt.
Nach der Aufarbeitung wird das Rohprodukt aus Chlorbenzol umkristallisiert und man
erhält 301 mg (68%) Produkt.
1H-NMR (TCE-d2, 375K): 7, 73 ppm (s, 2H), 7,72 (s, 2H), 7,67 (d, 2H), 7,44 (d, 2H),
3,14 (dd, 4H), 1,89 (qa, 4H), 1,07 (t, 6H). UV (Film): 586 nm (max), 545 nm, 481 nm.
Ausführungsbeispiel 9:
[0109]

Diacrolein-dithienopyrrol 345
[0110] Zu einer Lösung von 490 mg (2,22 mmol) 4-Propyl-4
H-dithieno[3, 2-b; 2',3'-d]pyrrol (
32) in 9 ml THF werden 1,9 ml (4,66 mmol) 2,5 M n-Butyllithium-Hexan-Lösung bei -78°C
getropft. Es wird für 5 min bei -78°C gerührt, anschließend rührt man 1 h bei -10°C.
770 mg (7,77 mmol) 3-Dimethylaminoacrolein (
33) werden zu der Mischung hinzugegeben und es wird bei -5°C für 30 min gerührt. Die
Kühlung wird entfernt und es wird für weitere 4 h bei Raumtemperatur gerührt. 20 ml
ges. NH
4Cl-Lösung werden hinzugegeben und die Reaktionsmischung wird für 1 h gerührt. Man
gibt 100 ml DCM hinzu, die organische Phase wird separiert und über Natriumsulfat
getrocknet. Nach dem Abdestillieren der Lösemittel wird der Rückstand chromatographisch
(SiO
2, DCM : Ethylacetat (10:1)) gereinigt und man erhält 152 mg (21%) Produkt.
1H-NMR (CDCl
3): 9,64 ppm (d, 2H), 7,58 (d, 2H), 7,24 (s, 2H), 6,54 (dd, 2H), 5,14 (dd, 2H), 1,93
(qa, 2H), 0,97 (t, 3H).
Dicyanovinyl-Verbindung 35
[0111] Eine Lösung von Dialdehyd
34 (150 mg, 0,46 mmol), Malodinitril (241 mg, 3,65 mmol) und Piperidin (4 mg 0,04 mmol)
in 40 ml 1,2-Dichlorethan wird für 5 Tage refluxiert. Nach dem Abdestillieren des
Lösemittels wird der Rückstand in Wasser suspendiert und für 2 h refluxiert. Das Rohprodukt
wird filtriert, gewaschen mit Wasser und Methanol und im Vakuum getrocknet. Der Rückstand
wird aus Chlorbenzol umkristallisiert und man erhält 77 mg (39 %) Produkt.
1H-NMR (TCE-d2, 375 K): 7,42 ppm (d, 2H), 7,32 (d, 2H), 7,23 (s, 2H), 7,01 (dd, 2H),
4,11 (dd, 2H), 1,90 (qa, 2H), 0,96 (t, 3H). UV (Film): 611 nm (max), 663 nm.
Literatur
[0112]
- 1. T. J. Dietsche, D. B. Gorman, J. A. Orvik, G. A. Roth, W. R. Shiang, Organic Process
Research & Development 2000, 4, 4, 275-285.
- 2. S. Shinamura, E. Miyazaki,K. Takimiya, J. Org. Chem. 2010, 75, 4, 1228-1234.
- 3. J. Hou, M.-H. Park, S. Zhang, Y. Yao, L.-M. Chen, J.-H. Li, Y. Yang, Macromolecules
2008, 41, 16, 6012-6018.
- 4. A. K. Mishra, S. Vaidyanathan, H. Noguchi, F. Dötz, S. Köhler, M. Kastler, PCT Int.
Appl. (2009), 8 pp. WO 2010079064.
- 5. P. Frère, J.-M. Raimundo, P. Blanchard, J. Delaunay, P. Richomme, J.-L. Sauvajol,
J. Orduna, J. Garin, J. Roncali, J. Org. Chem. 2003, 68, 19, 7254-7265.
Ausführungsbeispiel 10:
[0113]

4-Hexyl-4H-dithieno[3,2-b;2',3'-d]pyrrol-2,6-dicarbaldehyd (37) :
[0114] Zu einer Lösung von 4-Hexyl-4H-dithieno[3,2-b;2',3'-d]pyrrol (
36) (1,100 g, 4,18 mmol) in 126 ml trockenem THF wurde bei -78°C unter Argon über einen
Zeitraum von 20 Minuten n-BuLi (1,6 M in Hexanes; 5,5 ml, 8.79 mmol) zugegeben. Nach
der Zugabe wurde das Gemisch für 90 Minuten bei -78 °C weiter gerührt und danach auf
Raumtemperatur erwärmt. Nach weiterem Rühren für 1 Stunde bei RT weiter wurde wieder
auf -78 °C abgekühlt und N-Formylpiperidin (1,045 g, 9,24 mmol) schnell über eine
Spritze zugegeben. Das Gemisch wurde für 30
[0115] Minuten bei -78 °C weiter gerührt und dann innerhalb von 4 Stunden auf RT gebracht.
Es wurde über Nacht weiter unter Argon gerührt. Die Reaktion wurde durch Zugabe einer
gesättigten NH
4Cl-Lösung (47 ml) abgebrochen. Nach fortgesetztem Rühren für 15 Minuten bei RT wurde
in einen Scheidetrichter überführt und mit Dichlormethan ( 3 x 80 ml) extrahiert.
Die vereinigten organischen Phasen wurden mit Wasser (2 x 30ml) gewaschen und über
Na
2SO
4 getrocknet. Nach Filtration und Entfernung des Lösungsmittels wurde das Rohprodukt
mittels Flashchromatographie (Silicagel, DCM als Eluent, R
f = 0.25) gereinigt. Nach Vereinigung der Produktfraktionen und Entfernen des Lösungsmittels
wurde ein gelber Feststoff isoliert (533 mg, 1,67 mmol; 40%).
1H-NMR (CDCl
3; δ = 9.88 (s, 2H, CHO), 7.63 (s, 2H, Th-H), 4.21 (t, 2H, CH
2), 1.85 (m, 2H, CH
2), 1.12 (m, 6H, 3xCH
2), 0.80 (t, 3H, CH
3).
4-Hexyl-2,6-bis(E)-2-thiophen-2-yl-vinyl)-4H-dithieno[3,2-b;2',3'-d]pyrrol (39) :
[0116] Dialdehyd (
37) (0,320 g, 1,00 mmol) und Diethyl(2-thienylmethyl)phosphonat (
38) (1,000g, 4,27 mmol) (bezogen von metina (Scweden)) wurden in 100 ml wasserfreiem
und entgastem Toluol gelöst. Nachdem die Mischung auf 110°C erwärmt worden ist, wurde
t-BuOK (0,900 g, 8,00 mmol) in 4 Portionen (jede 0,250 g) innerhalb von 15 Minuten
unter fortgesetztem Rühren und Argon zugegeben. Die Mischung wurde für weitere 10
Stunden unter Rühren refluxiert. Nach dem Abkühlen auf RT wurde die Reaktion durch
Zugabe von 50 ml 0.2 M HCl (10 mmol) und fortgesetztem Rühren für 15 Minuten gequencht.
Die Mischung wurde in ein 11 Becherglas transferriert und durch Zugabe von gesättigter
NaHCO
3-Lösung neutralisiert. Schließlich wurde in einen Scheidetrichter überführt und das
Produkt mit Toluol (3 x 80 ml) extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden
mit Wasser (2 x 20 ml) gewaschen und über Na
2SO
4 getrocknet. Nach Entfernen des Lösungsmittels und Trocknung wurde ein roter Feststoff
(0,480 mg, 1,00 mmol; 100%) erhalten.
1H-NMR (C
2D
2Cl
4, 100 °C; δ = 7.14-6.87 (m, 12H, Th-H & Vinyl-H), 4.14-4.04 (m, 2H, CH
2), 1.87-1.81 (m, 2H, CH
2), 1.30-1.20 (m, 6H, 3xCH
2), 0.84 (m, 3H, CH
3) ; MALDI-MS (m/z): 479.2 (M
+) . Das Rohprodukt wurde ohne weitere Reinigung für den nächsten Schritt verwendet.
Dialdehyd (40):
[0117] Phosphoroxychlorid (1,1 ml, 12,2 mmol) wurde zu einer Lösung von Dimethylformamid
(1,04 ml, 13,4 mmol) in Dichlormethan (DCM, 13,8 ml) gegeben und die Mischung für
2 Stunden unter Argon gerührt. Zu einer Lösung von 39 (479,8 mg, 1,00 mmol) in DCM
(18,3 ml) wurde ein Teil des oben beschriebenen Vilsmeierreagens (11,6 ml, 10,0 mmol)
zugetropft. Das Gemisch wurde für 48 Stunden unter Argon refluxiert. Nach dem Abkühlen
auf RT wurde die Lösung mit einer gesättigten NaHCO
3-Lösung ( 61ml) versetzt und für 2 Stunden gerührt. Nach Überführung in einen Scheidetrichter
und Zugabe von DCM (80 ml) wurde die organische Phase abgetrennt und die wässrige
dreimal mit DCM (30 ml) extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden mit
Wasser (2 x 20 ml) gewaschen und über Na
2SO
4 getrocknet. Nach Abrotieren des Lösungsmittels und Trocknung wurde das Produkt als
Gemisch von cis- und trans-Isomeren als roter Feststoff erhalten (528 mg, 0,987 mmol;
99 %).
1H-NMR (C
2D
2Cl
4, 100 °C; δ = 9.93-9.58 (m, 2H, CHO), 7.80-7.60 (m, 4H, Th-H), 7.40-7.05 (m, 6H, Th-H
& Vinyl-H), 4.30-4.10 (m, 2H, CH
2-N), 2.05-1.90 (m, 2H, CH
2), 1.50-1.30 (m, 6H, 3xCH
2), 0.84 (m, 3H, CH
3); MALDI-MS (m/z): 535.1 (M
+); UV-Vis(DCM): 518 nm.
2-Cyano-3-{5-[(E)-2-(6-{(E)-2-[5-(2,2-dicyano-vinyl)-thiophen-2-yl]-vinyl}-4-hexyl-4H-dithieno[3,2-b;2',3'-d]pyrrol-2-yl)-vinyl]-thiophen-2-yl}-acrylnitril
(41):
[0118] Eine Mischung von Dialdehyd
40 (0,520 g, 0,97 mmol), Malodinitril (0,513 mg, 7,76 mmol) und Piperidin (0,083 mg,
0,1 ml, 0,97 mmol) in 1,2-Dichlorethane (95 ml) wurde für 46 Stunden unter Argon refluxiert.
Der Fortgang der Reaktion wurde mittels UV-Vis Spektroskopie (DCM, □
max = 577nm, Schulter brei □ = 545 nm) verfolgt. Eine Fortsetzung der Knoevenagel-Reaktion
für weitere 24 Stunden nach erneuter Zugabe von Malononitril (0,133g, 2,00 mmol) und
Piperidin (0,01 ml, 0,01 mmol) ergab keine Veränderung im UV-Vis-Spektrum. Deswegen
wurde die Reaktion abgebrochen und das Lösungsmittels mittels Rotationsverdampfer
abgezogen. Der Rückstand wurde mit Wasser (50ml) versetzt und für 2 Stunden refluxiert.
Nach Heißfiltration mittels Filternutsche wurde der Filterrückstand getrocknet und
danach einer Soxhletextraktion mit Methanol unterzogen. Nach der Trocknung wurde nacheinander
mit Toluol und Chlorbenzol extrahiert. Die ausgefallenen Feststoffe beider Extraktionen
(Toluol: 0,170 g, bronzeglänzender Feststoff; Chlorbenzol: 0,400g, dunkelbronzeglänzender
Feststoff) lieferten das gleiche UV-Vis Spektrum aufgenommen in DCM. Wegen der schlechten
Löslichkeit in allen organischen Lösungsmitteln war eine korrekte Zuordnung der
1H-NMR Signale nicht möglich. MALDI-MS (m/z): 631.2 (M
+) ; UV-Vis(DCM): 577 nm, 545 nm(sh).
Ausführungsbeispiel 11:
[0119]

[0121] NMR
1H (Aceton-d6): 8.22(br.s, 1H), 7.24(d, 2H), 7.22 (s, 2H), 6.76 (d, 2H).
[0122] 3,7-Dibromo-10-propyl-10H-phenothiazin (44): synthetisiert in 83% Ausbeute aus 3,7-Dibrom-10H-phenothiazine (
43) nach einem modifiziertem Literaturprotokoll (
H.Oka, J.Mater.Chem., 2008, 18, 1927-1934).
[0123] NMR
1H (CDCl
3) : 7.26(d, 2H), 7.25(s, 2H), 6.69(d, 2H), 3.75(t, 2H), 1.80 (m, 2H), 1.00 (t, 3H).
[0124] 10-Propyl-3,7-bis-trimethylstannanyl-10H-phenothiazin (45): hergestellt aus (
44) nach der oben beschriebenen allgemeinen Vorschrift zur Darstellung von Bistrimethylstannnyl-Verbindungen.
[0125] NMR
1H (CDCl
3) : 7. 60 (m, 4H), 7.20(d, 2H), 4.15(m, 2H), 2.19(m, 2H), 1.35(t, 3H), 0.60(s, 18H).
[0126] 2-Cyano-3-(5-{7-[5-(2,2-dicyano-vinyl)-thiophen-2-yl]-10-propyl-10H-phenothiazin-3-yl}-thiophen-2-yl)-acrylonitril
(46): hergestellt in 40% Ausbeute via Stille-Kupplung aus (
45) gemäß der oben beschriebenen allgemeinen Vorschrift.
[0128] NMR
1H (TCE-d2 at 375°C) : 7.79(s, 2H), 7.77(d, 2H), 7.54(d, 2H), 7.47(s, 2H), 7.40(d,
2H), 6.96(d, 2H), 3.94(t, 2H), 1.93 (m, 2H), 1.13(t, 3H).
[0129] UV-VIS: 574 nm (Film 30.0 nm, A
max 0,28); 495 nm (THF, A
max 0,61).
Ausführungsbeispiel 12:
[0130]

DCV-T-PhTPh-T (51) :
[0132] NMR
1H (DMSO-d6): 8.71(s, 2H), 8.50(d, 2H), 8.38(d, 2H).
[0134] NMR
1H (CDCl
3): 7.97 (d, 2H), 7.96(d, 2H), 7.56(dd, 2H).
[0135] 3,7-Bis-trimethylstannnyl-dibenzothiophen (50): hergestellt aus 49 in 90%iger Ausbeute nach dem oben aufgeführten allgemeinen Protokoll
zur Synthese von Bistrimethylstannnyl-Verbindungen.
[0136] NMR
1H (CDCl
3): 8.12 (d, 2H), 7.98(s, 2H), 7.56(d, 2H), 0.35(s, 18H).
[0137] 2-Cyano-3-(5-(7-[5-(2,2-dicyano-vinyl)-thiophen-2-yl]-dibenzothiophen-3-yl}-thiophen-2-yl)-acrylonitril
(51): synthetisiert in 70%iger Ausbeute nach dem oben aufgeführten allgemeinen Protokoll
für Knoevenagel-Kondensationen.
[0139] NMR
1H (DMSO-d6 at 375 K): 8.57(d, 4H), 8.48(d, 2H), 8.02(s, 2H), 7.94(m, 4H)
[0140] UV-VIS: 476 nm (Film 30.0 nm, A
max 0,55)
Ausführungsbeispiel 13:
[0141]

7,7-Dimethyl-7H-3,4-dithia-7-stanna-cyclopenta[a]pentalen (52) :
[0142] 2.0 g (6.17 mmol) Dibrombithiophen wurden in 120 ml wasserfreiem Diethylether gelöst
und unter Argon auf -78°C abgekühlt. N-Butyllithium (8 ml, 12.34 mmol, 1.6 molar in
Hexan) wurde langsam zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde für 2 Stunden bei -78°C
gerührt und danach auf RT erwärmt. Eine Lösung von Dimethylstannyldichlorid (1.42
g, 6.46 mmol) in 30 ml trockenem Diethylether wurde zugegeben und die Mischung für
8 Stunden unter Argon gerührt. Alle Lösungsmittel wurden abrotiert und der Rückstand
in Hexan aufgenommen. Die so erhaltene Suspension wurde über Celite gefiltert und
das Lösemittel entfernt um 1.27 g von Verbindung
1 (66% Ausbeute) zu erhalten. GC-MS m/z 314 (11.09 Min).
4-Butylidene-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b']dithiophen (53):
[0143] 500 mg (1.6 mmol) von
52 and 364 mg (1.6 mmol) Dibrompenten wurden in 32 ml frisch destilliertem THF gelöst
und 42 mg (80 µmol) Bis(tri-tert-butylphosphine)palladium(0) wurden zugegeben. Die
Reaktionsmischung wurde für 8 Stunden unter Rühren refluxiert. THF wurde abrotiert
und der Rückstand in n-Hexan aufgenommen. Das Rohprodukt wurde mittels Säulenchromatographie
gereinigt (n-Hexan als Eluent (Rf = 0.4) um 115 mg der Zielverbindung
53 (37% Ausbeute) zu erhalten. GC-MS m/z 232 (18.10 Min).
4-Butylidene-2,6-bis-trimethylstannyl-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b']dithiophen (54):
[0144] Verbindung
54 wurde nach obiger allgemeiner Vorschrift in 69%iger Ausbeute synthetisiert.
3-(5-(4-Butylidene-6-[5-(2,2-dicyano-vinyl)-thiophen-2-yl]-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b']dithiophen-2-yl}-thiophen-2-yl)-2-cyano-acrylonitril
(55):
[0145] Verbindung
55 wurde nach obigem allgemeinen Protokoll für Stille-Kupplungen hergestellt. UV/Vis:
λmax (Dichlormethan) 525 nm.
Ausführungsbeispiel 14:
[0146]

2-Triisopropylsilanylthiazol (56):
5-Bromo-2-triisopropylsilanylthiazol (57):
[0149] 4,4'-Dibromo-2,2'-bis-triisopropylsilanyl-[5,5']bithiazolyl (58), 7-Propyl-2,5-bis-triisopropyl-silanyl-7H-3,4-dithia-1,6,7-triaza-cyclopenta[a]pentalen
(59) und 7-Propyl-7H-3,4-dithia-1,6,7-triaza-cyclopenta[a]pentalen (60): Verbindungen 58, 59 und 60 wurden ebenfalls nach einem Lieraturprotokoll (
Y. A. Getmanenko, P. Tongwa, T. V. Timofeeva, S. R. Marder, Org. Lett., 2010, 12 (9),
2136-2139) synthetisiert.
[0150] 7-Propyl-2,5-bis-trimethylstannyl-7H-3,4-dithia-1,6,7-triaza-cyclopenta[a]pentalene
(61) und 2-Cyano-3-(5-{5-[5-(2,2-dicyano-vinyl)-thiophen-2-yl]-7-propyl-7H-3,4-dithia-1,6,7-triaza-cyclopenta[a]pentalen-2-yl}-thiophen-2-yl)-acrylonitril
(62): Verbindungen
61 (Ausbeute 87%) and
62 (20.0 mg; Ausbeute 8%) wurden nach unserer obigen allgemeinen Vorschrift für Stille-Kupplungen
hergestellt. Verbindung
62: MALDI (m/z): 539.1; UV (film, 30nm): 601 nm, A
max = 0.49.
Ausführungsbeispiel 15:
[0151]

8-Propyl-8H-dithieno[3,2-b:2',3'-f]azepin (68)
Dicyanovinyl-Verbindung (70)
[0153] Verbindungen
69 und
70 werden nach der AAV1 für Stille-Kupplungen hergestellt.
Ausführungsbeispiel 16:
[0154]

1-Hexyl-2,5-bis(thieno[3,2-b]thiophen-5-yl)pyrrol (74)
[0155] Verbindungen
73, und
74 werden nach einem Lieraturprotokoll (
L. I. Belen'kii, V. Z. Shirinyan, G. P. Gromova, A. V. Kolotaev, Y. A. Strelenko,
S. N. Tandura, A. N. Shumskii, M. M. Krayushkin, Chem. Heterocycl. Comp. 2003, 39,
1570) synthetisiert.
5-[5-(5-Formylthieno[3,2-b]thiophen-2-yl)-1-hexyl-pyrrol-2-yl]thieno[3,2-b]thiophen-2-carbaldehyd
(75)
[0156] Zu einer Lösung von 1-Hexyl-2,5-bis(thieno[3,2-b]thiophen-5-yl)pyrrol (
74) in Dichlormethan wird eine Lösung von Phosphoroxychlorid and DMF in DCM gegeben.
Die Reaktionsmischung wird 16 h refluxiert, anschließend gibt man ges. Natriumhydrogencarbonat-Lösung
hinzu und rührt 2 h bei Raumtemperatur. Nach Phasentrennung wird die organische Phase
über Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Abdestillieren der Lösemittel wird der Rückstand
aus Toluol umkristallisiert und man erhält das Produkt.
2-[[2-[5-[5-(2,2-Dicyanovinyl)thieno[3,2-b]thiophen-2-yl]-1-hexyl-pyrrol-2-yl]thieno[3,2-b]thiophen-5-yl]methylen]propandinitril
(76)
[0157] Eine Lösung von Dialdehyd 75, Malodinitril und Piperidin in 1,2-Dichlorethan wird
für 48 h refluxiert. Nach dem Abdestillieren des Lösemittels wird der Rückstand in
Wasser suspendiert und für 2 h refluxiert. Das Rohprodukt wird filtriert, gewaschen
mit Wasser und Methanol und im Vakuum getrocknet. Der Rückstand wird aus Chlorbenzol
umkristallisiert und man erhält das Produkt.
Ausführungsbeispiel 17:
[0158]

4-Hexyl-2,6-diiod-4H-dithieno[3,2-b;2',3'-d]pyrrol (77):
[0159] Zu einer Lösung von 4-Hexyl-4H-dithieno[3,2-b;2',3'-d]pyrrol (
36) (0,500 g, 1,90 mmol) in einem Gemisch bestehend aus Chloroform (12 ml) und Eisessig
(12 ml) wurde unter Rühren, Lichtausschluß und Argon bei O°C (Eiskühlung) N-Iodsuccinimid
(1,068 g, 4,75 mmol) in 5 Portionen zu jeweils 214 mg zugegeben. Die Zeitspanne zwischen
den Zugaben betrug jeweils 7 Minuten. Es wurde über Nacht bei 0-4 °C unter Argon und
Lichtausschluß weiter gerührt und dann auf RT erwärmt. Nach 2 Stunden fortgesetztem
Rühren wurde in einen Scheidetrichter überführt und mit weiterem Wasser (50 ml) und
Chloroform (100 ml) versetzt. Nach dem Schütteln wurde abgetrennt und die wässrige
Phase noch dreimal mit je 50 ml Chloroform extrahiert. Die vereinigten organischen
Phasen wurden nacheinander mit gesättigten wässrigen Lösungen von NaHCO
3und Na
2S
2O
3 (jeweils 30 ml) sowie mit Wasser (2 x 30 ml) gewaschen. Nach dem Trocknen über Na
2SO
4 wurde abfiltriert und das Lösungsmittel abrotiert. Der Rückstand wurde mittels Flashsäulenchromatographie
gereinigt (Kieselgel, n-Hexan als Eluent (R
f = 0.37). Nach Abrotieren des Lösungsmittels wurden 0.718 g (74% Ausbeute) gelbe Kristalle
von 2 erhalten.
1H-NMR (CDCl
2-CDCl
2) : δ =7.21 (s, 2H, Th-H), 4.07 (t, 2H, CH
2-N), 1.80 (t, 2H, CH
2), 1.29 (m, 6H, 3 x CH
2), 0.88 (t, 3H, CH
3).
[0160] 4-Hexyl-2,6-bis-thiophen-2-ylethynyl-4H-dithieno[3,2-b;2',3'-d]pyrrol (78): Die Verbindung wurde in modifizierter Vorgehensweise nach der oben beschriebenen
allgemeinen Vorschrift für Sonogashira-Hagihara-Kupplungen synthetisiert.
[0161] In einem sorgfältig getrockneten Schraubdeckelüberdruckgefäß wurden nacheinander
absolutes Toluol (25 ml) und abs. Triethylamin (3,359 g, 4,6 ml, 33,2 mmol) vorgelegt.
Es wurde für 30 Minuten Argon durchgeblubbert (Entgasen). Im leichten Argongegenstrom
wurden nacheinander 2-Ethinylthiopen (1,000g, 9,25 mmol), Verbindung 77 (0,4764 g,
0,92 mmol), Pd (PPh
3)
2.Cl
2 (0.0324 g, 0,046 mmol), CuI (0,0176 g, 0,09 mmol) und PPh
3 (0,0242 g, 0,09 mmol) zugegeben. Nach 3 maligem Digerieren (Entgasen und Argonflutung)
und weiterem Durchblubbern von Argon für 10 Minuten wurde mit dem Schraubdeckel verschlossen
und 48 Stunden bei 50 °C gerührt. Nach dem Abkühlen wurde in einen Scheidetrichter
überführt und nach Zugabe von weiteren 20 ml Toluol nacheinander mit Wasser (15 ml),
jeweils 30 ml ges. wässr. NH
4Cl-Lösung, ges. wässr. NaHCO
3-Lösung, ges. wässr. NaCl-Lösung und Wasser gewaschen. Nach dem Trocknen über Na
2SO
4 wurde das Lösungsmittel abrotiert und 1,5743 g eines roten Feststoffes isoliert.
MALDI-MS (m/z): 475.3 (M
+). Das Zielprodukt war zu ca. 30% im Rohprodukt vorhanden.
[0162] Die Synthesen zum Bisaldehyd
79 über die Vilsmeier-Reaktion und weiter zu 2-Cyano-3-(5-{6-[5-(2,2-dicyano-vinyl)-thiophen-2-ylethynyl]-4-hexyl-4H-dithieno[3,2-b;2',3'-d]pyrrol-2-ylethynyl}-thiophen-2-yl)-acrylonitril
80 über Knoevenagel-Kondensation laufen momentan nach obigem Protokoll.
Ausführungsbeispiel 18:
[0163]

Bis-benzodithiophen 81
Dialdehyd-Verbindung 82
[0165] Zu einer Lösung von Bis-benzodithiophen
81 in Dichlormethan wird eine Lösung von Phosphoroxychlorid and DMF in DCM gegeben.
Die Reaktionsmischung wird 16 h refluxiert, anschließend gibt man ges. Natriumhydrogencarbonat-Lösung
hinzu und rührt 2 h bei Raumtemperatur. Nach Phasentrennung wird die organische Phase
über Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Abdestillieren der Lösemittel wird der Rückstand
aus Toluol umkristallisiert und man erhält das Produkt.
Dicyanovinyl-Verbindung 83
[0166] Eine Lösung von Dialdehyd
82, Malodinitril und Piperidin in 1,2-Dichlorethan wird für 48 h refluxiert. Nach dem
Abdestillieren des Lösemittels wird der Rückstand in Wasser suspendiert und für 2
h refluxiert. Das Rohprodukt wird filtriert, gewaschen mit Wasser und Methanol und
im Vakuum getrocknet. Der Rückstand wird aus Chlorbenzol umkristallisiert und man
erhält das Produkt.
Ausführungsbeispiel 19:
[0167]

Dicyanovinyl-Verbindung 85
[0168] Verbindung
85 wird nach der AAV1 für Stille-Kupplungen hergestellt.
[0169] Die oben beschriebenen Synthesevorschriften können auch zur Synthese weiterer erfindungsgemäßer
Verbindungen verwendet werden. Beispielsweise können die Stille Kupplung und die Knoevenagel-Reaktion
mit anderen Bausteinen D oder E zur Synthese weiterer erfindungsgemäßer Oligomere
eingesetzt werden. So können weitere Organozinnverbindungen R-SnR'3 und organische
Halogenide R"-X (X = Halogenid) gemäß der folgenden allgemeinen Formel:
R-SnR'3 + R"-X R-R" + X-SnR'3
wobei R und R" organische Reste zur Verknüpfung der Gruppen D, E und bd sind, über
die Stille-Kupplung miteinander gekoppelt werden. Wie bereits weiter oben beschrieben,
können die Akzeptorgruppen über dem Fachmann bekannte Reaktionen wie Gattermann, Gattermann-Koch,
Houben-Hoesch, Vilsmeier/ Vilsmeier-Haack, oder Friedel-Crafts-Acylierung eingeführt
werden
[0170] In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Verbindung der allgemeinen Formel
IIIa als Bestandteil eines organischen lichtempfindlichen Schichtsystems in einem
erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelement enthalten. In Fig.4 ist schematisch
ein solches erfindungsgemäßes Bauelement dargestellt. Diese weist folgende Schichtreihenfolge
auf:
- 1.) Glas-Substrat 1,
- 2.) ITO Grundkontakt 2,
- 3.) Elektronentransportschicht (ETL) 3,
- 4.) organisches lichtempfindliches Schichtsystem (10-200nm) 4,
- 5.) Löchertransportschicht (HTL) 5,
- 6.) Deckkontakt (z.B. Gold) 6.
Ausführungsbeispiel 20 (Bauelement mit der erfindungsgemäßen
Verbindung DCV-Fu-TPyT-Fu-Pr(3)):
[0171] In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein MIP-Bauelement bestehend aus einer
Probe auf Glas mit transparentem Deckkontakt ITO, einer Schicht Buckminster Fulleren
C
60, Mischschicht von Verbindung DCV-Fu-TPyT-Fu-Pr(3) der Formel:

mit C
60 2:1,
einer p-dotierten Löchertransportschicht, und einer Schicht Gold hergestellt.
[0172] Fig. 5A und 5B zeigen eine schematische Darstellung eines Absorptionsspektrums der
Verbindung sowie die Strom - Spannungskurve dieser Mip-Zelle mit einer Mischschicht
von Verbindung DCV-Fu-TPyT-Fu-Pr(3) mit C
60. Die wichtigsten Kennzahlen wie der Füllfaktor FF, die Leerlaufspannung Uoc und der
Kurzschlussstrom jsc zeigen eine gut funktionierende organische Solarzelle.
Ausführungsbeispiel 21 (Bauelement mit der erfindungsgemäßen Verbindung DCV-Ph-TPyT-Ph-Pr(3)):
[0173] In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein MIP-Bauelement bestehend aus einer
Probe auf Glas mit transparentem Deckkontakt ITO, einer Schicht Buckminster Fulleren
C
60, Mischschicht von Verbindung DCV-Ph-TPyT-Ph-Pr(3) der folgenden Formel mit C
60 1:1,

einer p-dotierten Löchertransportschicht, und einer Schicht Gold hergestellt.
[0174] Fig. 6A und 6B zeigen eine schematische Darstellung eines Absorptionsspektrums der
Verbindung sowie die Strom - Spannungskurve dieser Mip-Zelle mit einer Mischschicht
von Verbindung DCV-Ph-TPyT-Ph-Pr(3) mit C
60. Die wichtigsten Kennzahlen wie der Füllfaktor FF, die Leerlaufspannung Uoc und der
Kurzschlussstrom jsc zeigen eine funktionierende organische Solarzelle.
Ausführungsbeispiel 22 (Bauelement mit der erfindungsgemäßen Verbindung DCV-Pyr-TPyT-Pyr-Pr(3)):
[0175] In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein MIP-Bauelement bestehend aus einer
Probe auf Glas mit transparentem Deckkontakt ITO, einer Schicht Buckminster Fulleren
C
60, Mischschicht von Verbindung DCV-Pyr-TPyT-Pyr-Pr(3)mit der folgenden Formel mit C
60 2:1,

einer p-dotierten Löchertransportschicht, und einer Schicht Gold hergestellt.
[0176] Fig. 7A und 7B zeigen eine schematische Darstellung eines Absorptionsspektrums der
Verbindung sowie die Strom - Spannungskurve dieser Mip-Zelle mit einer Mischschicht
von Verbindung DCV-Pyr-TPyT-Pyr-Pr(3) mit C
60. Die wichtigsten Kennzahlen wie der Füllfaktor FF, die Leerlaufspannung Uoc und der
Kurzschlussstrom jsc zeigen eine gut funktionierende organische Solarzelle.
Ausführungsbeispiel 23 (Bauelement mit der erfindungsgemäßen Verbindung DCV-T-PhTaPh-T-Pr(3)):
[0177] In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein MIP-Bauelement bestehend aus einer
Probe auf Glas mit transparentem Deckkontakt ITO, einer Schicht Buckminster Fulleren
C
60, einer Schicht DCV-T-PhTaPh-T-Pr(3),

einer p-dotierten Löchertransportschicht, einer Schicht Gold hergestellt.
[0178] Fig. 8A und 8B zeigen eine schematische Darstellung eines Absorptionsspektrums der
Verbindung sowie die Strom - Spannungskurve dieser Mip-Zelle mit einer Schicht DCV-T-PhTaPh-T-Pr(3).
Die wichtigsten Kennzahlen wie der Füllfaktor FF, die Leerlaufspannung Uoc und der
Kurzschlussstrom jsc zeigen eine gut funktionierende organische Solarzelle.
Ausführungsbeispiel 24 (Bauelement mit der erfindungsgemäßen Verbindung DCV-TzPyTz-Pr2(3,3)):
[0179] In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein MIP-Bauelement bestehend aus einer
Probe auf Glas mit transparentem Deckkontakt ITO, einer Schicht Buckminster Fulleren
C
60, Mischschicht von Verbindung DCV-TzPyTz-Pr2(3,3): mit C
60 1:1,

einer p-dotierten Löchertransportschicht, einer Schicht Gold hergestellt.
[0180] Fig. 9A und 9B zeigen eine schematische Darstellung eines Absorptionsspektrums der
Verbindung sowie die Strom - Spannungskurve dieser Mip-Zelle mit einer Mischschicht
von Verbindung DCV-TzPyTz-Pr2(3,3) mit C
60. Die wichtigsten Kennzahlen wie der Füllfaktor FF, die Leerlaufspannung Uoc und der
Kurzschlussstrom jsc zeigen eine funktionierende organische Solarzelle.
Bezugszeichenliste
[0181]
- 1 Substrat
- 2 Elektrode
- 3 Transportschichtsystem (ETL bzw. HTL)
- 4 organisches lichtempfindliches Schichtsystem
- 5 Transportschichtsystem (ETL bzw. HTL)
- 6 Gegenelektrode