Příprava a studium reaktivity série N,N‘-alkylovaných derivátů DPP pro organickou elektroniku

Synthesis and study of reactivity on the series of N,N‘-alkylated DPP derivatives for organic electronics

abstract

Czech

Diketopyrrolopyrroly (DPPs) se řadí díky své výrazné barevnosti a elektrické vodivosti mezi tzv. „vysoce výkonné pigmenty“, nacházející uplatnění v široké škále oblastí organické elektroniky, např. na výrobu organických solárních článků (OSC), polem řízených tranzistorů (OFET) nebo světlo emitujících diod (OLED). Nesubstituované základní deriváty jsou však nerozpustné ve většině známých rozpouštědel, což značně omezuje jejich využitelnost. V této práci jsou popsány přípravy základních derivátů DPP, thiofenového a fenylového, které byly následně modifikovány nukleofilní substitucí alkylovými řetězci – nerozvětveným dodecylem, rozvětveným 2-ethylhexylem a cyklickým ethyladamantylem. Inkorporace alkylových řetězců na heteroatomy dusíku molekuly DPP zamezí tvorbě intermolekulárních vodíkových vazeb, což má za následek zvýšení rozpustnosti a tedy výrazné rozšíření aplikovatelnosti a využitelnosti výsledných derivátů. Charakter alkylového řetězce má vliv také na jejich prostorové uspořádání, optické i elektrické vlastnosti. Bylo však zjištěno, že z důvodu přítomnosti kyslíkových atomů v molekule DPP dochází ke vzniku možných tautomerních forem. Nukleofilní substituce je tak značně neselektivní a kromě majoritního N,N‘-alkylovaného produktu vznikají vedlejší N,O‘- a O,O‘-alkylované deriváty DPP. V práci se dále zabýváme vlivem charakteru alkylového řetězce na vznik vedlejších produktů substituce za obdobných reakčních podmínek. Následně je popsán vliv polohy alkylového řetězce na optické vlastnosti nových materiálů. U derivátu N,N‘-ethyladamantyl-thiofen DPP byly struktura a prostorové uspořádání studovány pomocí X-Ray analýzy.

Diketopyrrolopyrroles (DPPs), due to their pronounced color and electrical conductivity, are among the so-called "high performance pigments", which are used in a wide range of organic electronics such as organic solar cells (OSC), field controlled transistors (OFETs) or light emitting diodes (OLEDs). However, the unsubstituted basic derivatives are insoluble in most known solvents, which greatly limits their usability. This work describes the preparation of basic derivatives of DPP, thiophene and phenyl, which have been subsequently modified by nucleophilic substitution by alkyl chains - unbranched dodecyl, branched 2-ethylhexyl and cyclic ethyladamantyl. Incorporation of the alkyl chains into the nitrogen heteroatoms of the DPP molecule prevents the formation of intermolecular hydrogen bonds, resulting in increased solubility and thus a significant increase in the applicability and usability of the resulting derivatives. The character of the alkyl chain also affects their spatial arrangement, optical and electrical properties. However, due to the presence of oxygen atoms in the DPP molecule, it was found that there are possible tautomeric forms. Nucleophilic substitution is thus considerably non-selective and, in addition to the majority of the N, N'-alkylated product, secondary N, O'- and O, O'-alkylated derivatives of DPP are formed. We also deal with the influence of the character of the alkyl chain on the formation of by-products of substitution under similar reaction conditions. Subsequently, the influence of the position of the alkyl chain on the optical properties of the new materials is described. For the N, N'-ethyladamantyl-thiophene DPP derivative, the structure and spatial arrangement were studied by X-ray analysis.

diketopyrrolopyrrol, organická elektronika, substituce, alkylace

diketopyrrolopyrrole, organic electronics, substitution, alkylation

CIGÁNEK, M.; KRAJČOVIČ, J.

23. 3. 2017

Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická

Brno

978-80-214-5488-0

Sborník abstraktů, Studentská konference chemie je život

první

48

48

1

http://www.fch.vut.cz/media/sok_2017_dokumenty-an-web/sbornik-abstraktu-2017_web.pdf