Large N-Heteroacenes
Final Report Abstract
Die Synthese neuer organischer Halbleiter, in denen Elektronen Ladungsträger sind, ist wichtig, da für komplexe (z.B. auch gedruckte) Schaltungen ein ausgewogener Ladungstransport nötig ist, d.h. man nicht nur die relativ einfach herzustellenden Lochleiter braucht, sondern auch die entsprechenden Elektronenleiter bereitstellen muss. Ein guter Weg, organische Lochleiter in organische Elektronenleiter zu mutieren, ist der Ersatz von CH-Gruppen in großen aromatischen Verbindungen durch den elektronegativeren Stickstoff. Durch diese Substitution wird das LUMO stabilisiert bzw. die Elektronenaffinität der Verbindung erhöht und die Injektion von Elektronen erleichtert. Wir haben in diesem Projekt die Synthese solch neuartiger Halbleiter untersucht und modulare Strategien für die Darstellung dieser Materialien entwickelt. Drei Strategien erweitern das Gebiet. 1) Alkinylierung und Deoxygenierung geeigneter Chinone in prozessierbare und stabile N-Heteroacene; 2) Pd-katalysierter Ringschluss von ortho-Diaminoarenen mit ortho-diahlogenierten-Arenen. Diese Reaktionen sind allgemein anwendbar und haben zur Synthese einer großen Zahl von Azapentacenen, Azahexacenen und ebenfalls einigen Azaheptacenen geführt; 3) Kondensation stabiler Chinone und Diketone an privilegierte aromatische Diamine kreiert Azaacene und Azaheteropolyzyklen. Wir waren überrascht, dass die Kondensationsreaktion breit anwendbar ist und oft in prima Ausbeuten abläuft, da unsere ersten Experimente mit dem Grundkörper, ortho-Benzochinon, enttäuschende Ergebnisse lieferte. Im Rahmen des Projektes haben wir ein Füllhorn verschiedener, neuartiger N-Heteroacene und N-Heteroarenstrukturen hervorgebracht. Die robusten Synthesemethoden erlauben den raschen, modularen Aufbau dieser Systeme: es lassen sich effizient Topologien darstellen für die man bei Kohlenwasserstoffen lange Synthesewege in Kauf nehmen muss, oder die so nicht einmal darstellbar sind. Einige der von uns synthetisierten N-Heteroacene und N-Heteroarene zeigen attraktives Verhalten als Emitterschichten in einfachen OLEDs, während andere als n-Kanal-Halbleiter einsetzbar sind. Über Alles sind die N-Heteroacene und die großen N-Heteroarene faszinierende, strukturchemisch wandelbare und maßschneiderbare Materialien an denen man grundlegende Konzepte der Materialwissenschaften erforschen kann. Im Augenblick scheinen sich N-Heteroacene und N-Heteroarene auch als potente Materialien zum Singulett-Splitting herauszukristallisieren.
Publications
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