New Thiazolothiazole Derivatives as Blue Organic Luminophors

Abstract

Light-emitting conjugated polymers have attracted consider able research interest during the past decades because of their potential applications in large area flat panel displays and other optoelectronic devices. Thiazolothiazole derivatives are easily prepared starting from the corresponding aromatic aldehydes. Thiazolothiazole is a well-known electron-withdrawing heterocyclic molecule, having electron-rich sulfur and nitrogen heteroatoms. Thiazolothiazole derivatives have been reported recently in works focused on the preparation of soluble electron-trans porting copolymers for organic light-emitting diodes as well as works on n-type semiconductors for organic field-effect transistors. The incorporation of the thiazolothiazole unit has been found advantageous from several different perspectives. X-ray analysis of derivative of thiazolothiazole demonstrated that these structured tend to stack well, leading to tightly packed arrangements in the solid state and short inter-molecular distances. This should lead to enhanced charge mobility. In this study, new thiazolothiazole derivatives were synthesized and their photophysical and electrochemical properties. 1H NMR, 13C NMR are represented in this paper. A single crystal of compound 4 was grown from CH3CN and was characterized using X-ray crystallography. From the observed redox potentials, the highest occupied molecular orbital (HOMO) and lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) energy levels were calculated by estimating the energy level. New thiazolothiazole derivatives can be applied as a organic light-emitting diode.;최근 유기 재료를 전자 소자에 적용하고자 하는 연구가 증가하고 있는데 이는 유기 재료가 갖는 여러 가지 특성을 활용하기 위함이다. 유기 재료는 그 화학 구조를 조절함으로써 특성을 쉽게 조절할 수 있다는 특징으로 인해 앞으로 계속적으로 이 분야에 대한 연구는 증대될 것으로 기대된다. Thiazolothiazole 유도체는 최근 OLED의 전자 수송재료로 보고되었다. Thiazolothiazole 유도체는 다음의 4가지 장점을 갖고 있다. 첫 번째는 Thiazolothiazole 유도체의 X-ray 구조를 분석해보면, 쌓여있는 경향을 갖고 있고 빽빽하게 정열되어 있어서 분자 사이의 거리가 짧다. 이것이 전하 이동도를 강화할 수 있게 만든다. 두 번째는 중심부분에 수소 원자가 결여되어 있기 때문에, 이것이 Thiazolothiazole의 수평적 상호작용을 강화해서 전하 이동도가 증가된다. 세 번째는 고체 상태의 타이트한 패킹이 Thiazolothiazole의 화학적 안정성을 증가시키고 반응성이 큰 시약과의 물리적 접촉을 감소시킬 수 있다. 네 번째는 중심부분에 수소 원자가 없기 때문에 Thiazolothiazole의 안정도가 강화된다는 것이다. Thiazolothiazole 유도체는 dithiooxamide와 aromatic aldehyde와의 반응으로 비교적 손쉽게 얻어질 수 있는 형광체로 청색 영역에서 형광을 나타내며 치환기에 따라 형광수율 및 형광 파장 최대치를 조절할 수 있다. Thiazolothi azole은 전자가 풍부한 황과 질소를 함유한 전자끌개이형 고리분자로 잘 알려져 있다. 본 연구에서는 네 가지 다른 thiazolothiazole 유도체를 합성하여 ^(1)H NMR, ^(13)C NMR 등으로 분석하였으며 4번 Thiazolothiazole 유도체는 X선 결정구조도 얻을 수 있었다. 또한, Cyclic Voltammetric data를 측정하여 각 화합물의 HOMO와 LUMO의 Energy level과 Band gap을 계산하였고, 이러한 자료들로 기타 UV absorbance와 emission을 알 수 있었다. 3번 화합물의 CV는 말단에 electropolymerization이 가능한 phenol이 붙어 있어서 CV를 수행하면 전극 표면에 고분자를 형성하게 되고, CV cycle이 증가할수록 전류가 커지는 voltammogram을 얻을 수 있었다. 각 화합물의 구조적인 차이로 전자주개와 받개의 정도가 어느 정도인지 알아내어 유기발광체, 즉 OLED로서의 활용 가능성을 관찰할 수 있었다.