Synthese neuer substituierter [alpha],[omega]-Bis(4-aminophenyl)oligothiophene als potentielle Materialien für Organic Electronics

Abstract

Organische elektrolumineszierende Bauteile gewinnen aufgrund ihrer potentiellen Anwendung in färbigen, flachen Displays zunehmend an Interesse. Organische Materialien weisen zahlreiche Vorteile gegenüber ihren anorganischen Pendants, wie etwa niedrige Betriebsspannung, hohe Helligkeit, sowie Engergieeffizienz, niedrige Dichte und große Flexibilität auf. Trotz dieser Vorteile ist weiterer Forschungsbedarf gegeben, um gewisse Defizite wie kurze Lebensdauer und hohe Empfindlichkeit gegenüber Umwelteinfüssen zu verbessern.<br />Die Modifikation von organischen lochleitenden Materialien durch Triarylaminfunktionalitäten stellt einen entscheidenden Fortschritt in Richtung leistungsfähiger Devices dar. Das Ziel im Zuge der dargelegten Diplomarbeit ist die Synthese von elektronisch und sterisch unterschiedlich substituierten Triarylaminen. Es wurden sowohl Halogen- als auch Boronsäureesterderivate von Triarylaminen synthetisiert, um den Einfluss der Substituenten auf die spektralen Eigenschaften etablierter organischer leitender Materialien, wie z.B.<br />[alpha],[omega]-endsubstituierte Oligothiophene, zu zeigen. Die Schlüsselschritte der Synthese von Halogenderivaten der Triarylamine erfolgten durch kupferkatalysierte Ullmannkondensation sowie nucleophile armomatische Substitution. Der Umsatz zu den Boronestern wurde durch Lithiierung und Quenchen mit Pinakolisopropylborat oder palladiumkatalysierten Miyaura Borylierung mittels Pinacolboran erzielt.<br />Obwohl Oligothiophene exzellente Ladungsträgermobilitäten aufweisen, ist ihr Einsatz in SMOLEDs (small organic molecules light emitting diodes) beschränkt, da es in dünnen Schichten (verursacht durch vorhandene [pi],[pi]-stacks) zu Lumineszenz-Self-Quenching kommt. Es zeigt sich jedoch, dass Modifikation der Oligothiophene durch Triarylamine diese Self-Quenching-Effekte minimiert und somit eine deutliche Steigerung der Effizienz erreichbar ist.<br />In der dargelegten Arbeit wurde die Synthese von [alpha],[omega]-Bis(4-aminophenyl)oligothiophenen basierend auf homogener palladiumkatalysierter Suzuki-Kreuzkupplung unter Anwendung eines NHC-Allyl-Liganden durchgeführt.<br />Die Einflüsse der Modifikationen der Oligothiophene durch elektronisch unterschiedlich substituierte Triphenylamine auf das Fluoreszenzverhalten, insbesondere Bandenform und -lage sowie Quanten- ausbeuten werden diskutiert.<br />

Organic electroluminescent devices have recently received a great deal of attention for their potential application as full-colour, flat- panel displays. Organic materials offer several major advantages over their inorganic traditional counterparts like low driving voltage, high brightness and engery efficiency, low density and high flexibility.<br />Despite these advantages there is still need for further research to overcome certain deficits such as short lifetimes and high sensitivity to air and humidity.<br />Among organic substances triarylamines represent an important class of highly conjugated hole conducting materials. The triarylamine functionality constitutes a key feature of many organic hole transporting materials.<br />The goal in the course of this diploma thesis was to provide access to various electronically substituted and sterically modified triarylamines. Both halogen and boronic ester derivatives of triarylamines were synthezised in order to prove the major impact of these triarylamine derivates on optical properties of established organic materials, like [alpha],[omega]-endcapped oligothiophenes.<br />Reliable synthetic pathways for halogen derivatives of triarylamines have been found in the copper cataylsed Ullmann condensation and in nucleophilic aromatic substitution. Further conversion to boronic esters was achievd by lithiation and subsequent quenching with isopropyl pinacol borate or palladium catalysed Miyaura borylation using pinacolborane.<br />Although oligothiophenes exhibit excellent carrier mobilities, their application as small organic molecule light emitting diodes (SMOLEDs) can not be assured due to luminescence self-quenching caused by their propensity to form [pi],[pi]-stacks in thin films. Modification of oligothiophenes with triphenylamines, however, inhibits self-quenching and provides access to colour-tuneable highly conducting organic electronics.<br />In the work at hand the key step towards [alpha],[omega]-bis(4-aminophenyl)oligothiophenes is based on homogeneous palladium-catalyzed Suzuki cross-coupling reactions applying NHC-allyl ligands.<br />The influence of the modifications regarding electronic properties on luminescence characteristics and quantum yields were determined and are discussed in detail.