WO2019219696A1 - METHOD FOR PRODUCING 2,5-DI(ALKYLTHIO)-α,α'-DIBROMO-P-XYLENES AND USE OF SAID 2,5-DI(ALKYLTHIO)-α,α'-DIBROMO-P-XYLENES TO PRODUCE ALKYLTHIO-SUBSTITUTED POLY(P-PHENYLENE VINYLENE) POLYMERS - Google Patents
METHOD FOR PRODUCING 2,5-DI(ALKYLTHIO)-α,α'-DIBROMO-P-XYLENES AND USE OF SAID 2,5-DI(ALKYLTHIO)-α,α'-DIBROMO-P-XYLENES TO PRODUCE ALKYLTHIO-SUBSTITUTED POLY(P-PHENYLENE VINYLENE) POLYMERS Download PDFInfo
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Definitions
- the present invention relates to the preparation of 2,5-di (alkylthio) -a, a'-dibromo-p-xylenes and their use as monomers for the preparation of alkylthio-substituted poly (p-phenylene-vinylene) polymers.
- Poly (p-phenylene-vinylene) (PPV) polymers are conjugated backbone polymers consisting of alternating phenylene and vinylene units. These have dominated the field of organic electronics, and new applications are already being developed, such as e.g. Bioimaging and Drug Delivery, which exploit the excellent fluorescence properties, low toxicity and biocompatibility of PPVs.
- substituents are attached to the conjugated PPV backbone.
- the substituents serve to solubilize the polymers but are also useful for adjusting electronic, spectral, morphological and self-organization properties.
- Alkoxy substituents are most frequently chosen (O-PPVs), with 2,5-dialkoxy-substituted PPVs with methoxy and 2-ethylhexyloxy (MEH-PPVs) or methoxy and 3,7-dimethyloctyl (MDMO-PPVs) as substituents probably the best studied represent substituted PPVs.
- MEH-PPV MDMO-PPV Recent applications of these two polymers include moisture sensors, thermoelectric devices, wave modulators, memory devices, mixing and crosslinking studies in OLEDs, light emitting electrochemical cells, hole transport layers in perovskite solar cells, photodetectors, donor acceptor systems in micelles, and a study of the Formation mechanism of PPV nanoparticles. Nanoparticles of dialkoxy-substituted PPVs have recently been used for light-curing composites, charge-transfer studies, long-term tumor cell tracking, and as bioimaging probes for cell assays demonstrating biocompatibility.
- Diiodobenzene is first prepared in the presence of 20 mol% copper (I) iodide and neocuproine, a special chelate complexing agent for Cu (I) ions, and 4 equivalents of K3PO4 in DMF with 2-ethylhexanethiol at 115 ° C within 48 h to 1, 4-di (2-ethylhexyl thio) benzene 1, which is then subjected to para-dihalogenation with Br2 in the presence of I2 in CFI2CI2 for 3 d at room temperature to get 2 to it. Its oxidation to 3 was carried out according to Hubijar et al., So, with FI2O2 in acetic acid under reflux.
- EP 567,429 A1 describes the synthesis of 2,5-di (alkylthio) - ⁇ , ⁇ '-dichloro-p-xylenes from corresponding 1,4-di (alkylthio) benzenes using (para) formaldehyde in acetic acid (CH 3 COOH ) and concentrated hydrochloric acid (HCl):
- No. 5,817,430 A discloses, theoretically, the synthesis of a large number of poly (arylene-vinylene) polymers by means of the Gilch reaction of various monomers in the presence of regulators ("chain end controlling additives"), ie, the chain growth is terminated Monovalent monomers, which are sometimes added in considerable proportions, namely in ratios between monomer and regulator from 1000: 1 up to 1: 2.
- regulators chain end controlling additives
- Monovalent monomers which are sometimes added in considerable proportions, namely in ratios between monomer and regulator from 1000: 1 up to 1: 2.
- O-PPVs and S-PPVs of which, as a possible monomer among many others, 2,5-di (n-octylthio) -a, a'-dibromo-p -xylol is listed.
- No. 7,112,697 B1 describes the synthesis of various mono- and dialkylthio- or seleno-substituted aromatics, including mono- and di-n-butylthiobenzene, using copper (I) iodide as the catalyst, a bidentate ligand as a complexing agent for the Cu (I) ions and the corresponding amount (1 or 2 mol) of jewei time thiol (R-SH) or selenol (R-SeH) disclosed.
- R-SH jewei time thiol
- R-SeH selenol
- the aim of the invention was the development of a new, less complicated synthetic route for the preparation of 2,5-di (alkylthio) - ⁇ , ⁇ '-dihalo-p-xylene monomers as starting materials for Gilch polymerization reactions to obtain corresponding Alkylthio-substituted S-PPVs or their sulfonyl-substituted oxidation products.
- the present invention achieves this object in a first aspect by providing a process for the preparation of 2,5-di (alkylthio) - ⁇ , ⁇ '-dibromo-p-xylenes of the following formula (3),
- R and R ' are each independently selected from saturated, linear, branched or cyclic C 1 -C 20 -alkyl radicals,
- This new synthesis makes it possible to prepare the desired 2,5-di (alkylthio) -a, a'-dibromo-p-xylenes of the formula (3) in only two stages for products having identical alkyl radicals R and R 'or three steps for "mixed" products, which are to be understood herein as having two different alkyl radicals R and R '.
- the reaction sequence represents a new combination of partially known individual reactions, which have also been subjected by the inventors almost all of an optimization, as executed by standing.
- the present invention is limited to dibromo-p-xylenes, as it has been found that the use of the chlorides in place of the bromides according to the invention for both the polymerization and for subsequent applications of the S-PPVs disadvantages:
- the bromide monomers are clear More reactive than the chlorides, so that HBr in the polymerization can be completely eliminated without any problems, while a complete elimination of HCl during the polymerization reactions of the chloride monomers is difficult to achieve. This results in both the formation of by-products and a residual content of Cl substituents in the polymers obtained as by-products.
- reaction of 1,4-diiodobenzene (1a) to the corresponding 4- (alkylthio) iodobenzene (1b) is preferably carried out with 1 mol of alkyl iodide of the formula R1 in the cold using n-butyllithium (n-Buu) and elemental sulfur (Se) in a solvent, preferably in diethyl ether:
- the product (1 b) is subsequently reacted not with a thiol as in the present invention, but with a bromothiophene.
- the reaction mixture is particularly preferably heated to a high temperature of 160-200 ° C., more preferably about 180 ° C., which drastically reduces the reaction time to the literature, namely to 2 to 3 hours instead of 12 or 24 or 48 hours. shortened, which will be discussed in more detail below.
- the heating according to the present invention is carried out by means of microwave radiation, where the reaction can be completed within 2 hours and the products can be obtained in yields of up to 90%.
- a similar reaction for the first case ie the reaction of (1 a) to (2), as previously mentioned, by Hubijar et al. for 2-ethylhexylthiol and described in US 7,112,697 B1 for n-butylthiol.
- Thomas et al., Tetrahedron Lett. 56, 6560-6564 (2015) disclose a temperature of 80% for the reaction of 4-iodoanisole with thiophenol Cul as catalyst. 120 ° C for 12 h and thus similar reaction conditions as in Hubijar et al. and US 7.112,697 B1, and also there, the presence of a Cu-complexing ligand is disclosed as indispensable, but with the study of four different ligands and with variation of the solvent, the base and the reaction temperature.
- the cost-effective DABCO, diazabicyclo [2.2.2] octane gave the best results as a ligand.
- 7,112,697 B1 discloses toluene and Hubijar et al. DMF, just like the others of Thomas et al. investigated solvent (acetonitrile, water, toluene, THF, DMSO, t-BuOH) is also generally applicable according to the present invention.
- the high boiling water-miscible DME is preferred as the solvent herein.
- Thomas et al. K2CO3 and according to US 7.1 12,697 B1, t-BuONa is used, whereas according to the present invention K3PO4, as also in Hubijar et al., Is used to avoid excessive pressure increases due to the release of CO2 at the preferred high temperatures.
- the final reaction of 1,4-di (alkylthio) benzene (2) to the corresponding 2,5-di (alkylthio) -a, a'-dibromo-p-xylene (3) according to the present invention is preferably not with formalin, but using the powdery and therefore easy-to-handle paraformaldehyde (PFA) in acidic solution to cause its decomposition to formaldehyde even at room temperature, as before mentioned, either in formic acid (FICOOFI) or a mixture of trifluoroacetic acid (TFA) and trifluoroacetic anhydride (TFAA) as a reaction medium and introduction or addition of a solution of hydrogen bromide (FHBr), more preferably carried out with heating:
- EP 567 429 A1 discloses an analogous synthesis of 2,5-di (alkylthio) - ⁇ , ⁇ '-dichloro-p-xylenes from corresponding 1,4-di (alkylthio) benzenes using ( preferably para) formaldehyde in acetic acid (CFI3COOFI) and concentrated hydrochloric acid (FICI).
- CFI3COOFI formaldehyde
- FICI concentrated hydrochloric acid
- formic acid FICOOFI
- the hydrogen bromide can, as mentioned, introduced as gas or in the form of a solution, for example in the same acid, which is preferably used as a reaction medium, or - regardless of whether the reaction medium FICOOFI or TFA / TFAA is used - readily available added to cheaper acetic acid become.
- the hydrogen bromide is used as a solution in glacial acetic acid, which is commercially available.
- the reaction is preferably carried out with heating, more preferably at a temperature of 70 ° C to 80 ° C, Runaway.
- R and R ' are selected from linear or branched C 1 -C 12 -alkyl radicals, more preferably C 1 -C 10 -alkyl radicals.
- cyclic residues for which the skilled artisan may almost certainly assume that they can be prepared in an analogous manner, may not have the same positive effects on the optoelectronic properties, such as steric effects in the later S-PPV molecule. the HOMO and LUMO energy levels (see Cui and Wong, supra) having polymers.
- R and R ' are more preferably of methyl, 2-ethylhexyl
- the invention relates to the 2,5-di (alkylthio) -a, a'-dibromo-p-xylenes of the formula (3) prepared by the process according to the first aspect, in particular the following, by the inventors in the Examples of prepared compounds:
- a dry solvent preferably THF
- This reaction temperature thus also constitutes a selection from the range disclosed in US Pat. No. 5,817,430 A between -78.degree. C. and 150.degree. C., as mentioned at the outset, wherein the practical examples for the preparation of O-PPVs were operated exclusively at room temperature and polymerized only in the single comparative example without addition of a regulator.
- the result of this no-controller polymerization at room temperature was a polymer that was "insoluble in typical organic solvents.”
- the inventors obtained in their poly merisationsrecisionen between about -60 ° C and -55 ° C or -50 ° C S-PPV polymers, all of which were soluble in common organic solvents.
- the alkylthio-substituted S PPVs (4) subsequently oxidized to alkylsulfone-substituted polymers (SO2-PPVS) (5):
- the inventors are thus the first to whom an oxidation of S-PPVs to SO 2 PPVS, ie an oxidation of the first by polymerization of 2,5-di (alkylthio) -a, a'-di-bromo-p-xylenes (3 ) obtained S-PPVs (4) to SO2-PPVS (5), succeeded.
- SO2 PPV disclosed to date is the one mentioned in the beginning, by Hubijar et al.
- the oxidation of the present invention takes place only after the polymerization using a conventional oxidizing agent, such as. H2O2, but preferably using dimethyldioxirane (DMDO), since the working group of the inventors had already had good experience with this oxidizing agent in the oxidation of other alkylthio-substituted polymers in the past (see Glöcklhofer et al., J. New J. Chem. 38, 2229-2232 (2014); Glöcklhofer et al., J. React., Funct Polym., 86, 16-26 (2015)). More preferably, the oxidation reaction is carried out by simply stirring a DMDO-added solution of the S-PPV (4) in a suitable solvent, e.g. Chloroform, carried out at room temperature.
- a suitable solvent e.g. Chloroform
- the present invention also relates to the products of the above polymerization reaction, i. Alkylthio-substituted poly (p-phenylene-vinylene) polymers (S-PPVs) of the formula (4) prepared according to the invention, in particular one of the following polymers:
- the present invention also relates to the products of the above oxidation reaction, ie alkylsulfonyl-substituted poly (p-phenylene-vinylene) -polymers (SO 2 -PSVS) of the formula (5) prepared according to the invention.
- the invention relates to one of the following polymers:
- the invention relates to a number of novel 2,5-di (alkylthio) -a, a'-dibromo-p-xylene monomers of the formula (3) prepared and characterized by the inventors for the first time, namely those wherein R and R 'are each independently selected from saturated, linear, branched or cyclic C 1 -C 20 -alkyl radicals to give the following chemical compound:
- 1,4-diiodobenzene (990 mg, 3.0 mmol, 1.0 equiv.), Cul (57 mg, 0.3 mmol, 0.1 equiv.) And K 3 PO 4 (2.61 g, 12.3 mmol, 4.1 equiv) were weighed into a 20 ml reaction vial and purged with argon.
- the respective alkyl thiol (6.6 mmol, 2.2 equiv) and 1, 2-dimethoxyethane (DME) as solvent (15 ml, 0.2 M) were charged into the vial in an argon stream, which was then sealed and stirred was heated to 180 ° C in a microwave oven.
- 1,4-Diiodobenzene (4.95 g, 15.0 mmol, 1.0 equiv.) was weighed into a 250 ml three-necked round bottom flask equipped with a septum, thermometer and argon balloon. The flask was purged with argon and 150 mL of dry dimethyl ether (Et 2 O) was added to dissolve the starting material. The reaction mixture was stirred and cooled to -80 ° C using a cooling bath of acetone and liquid N 2 .
- Et 2 O dry dimethyl ether
- 1,4-Di (dodecylthio) benzene (2d) (1.20 g, 2.5 mmol, 1.0 equiv.)
- paraformaldehyde (PFA) 450 mg, 15.0 mmol, 6.0 equiv weighed in a 20 ml reaction vial.
- Trifluoroacetic acid 2.5ml, 0.1M
- trifluoroacetic anhydride 0.5ml
- 1.75ml HBr (30% in acetic acid) were added, the vial was sealed, the contents stirred and on for 24 hours Heated to 80 ° C.
- the reaction mixture was then allowed to cool to room temperature, forming a precipitate which was filtered off and washed with water and methanol.
- the latter was also not a di (alkylsulfonyl) dibromoxylol, which is converted by homopolymerization to SO2-PPV, but a di (alkylsulfonyl) dibromobenzene, with trans-1, 2-bis (tri-n-butylstannyl) - ethylene under palladium catalyzed Stille coupling was copolymerized, which is a logical explanation for the skilled person that Hubijar et al. could obtain a polymer of relatively low molecular weight.
- the SO2 PPV has, according to Hubijar et al. but also properties which differ significantly from those of poly [2,5-di (2-ethylhexylsulfonyl) phenylene-vinylene] (5a) according to the present invention - especially good solubility in gän gigen organic solvents ("soluble in common organic solvents, such as THF, chloroform and toluene ").
- This good solubility is described by Hubijar et al. attributed to the two alkylsulfonyl side chains, which, in view of the insolubility of the two inventive SO2-PPVS (5a) and (5b) in all common solvents seems to be inaccurate.
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Abstract
Description
Verfahren zur Herstellung von 2,5-Di(alkylthio)-a,a'-dibrom-p-xylolen und deren Verwendung zur Herstellung von Alkylthio-substituierten A process for the preparation of 2,5-di (alkylthio) -a, a'-dibromo-p-xylenes and their use for the preparation of alkylthio-substituted
Poly(p-phenylen-vinylen)-Polymeren Poly (p-phenylene vinylene) polymers
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von 2,5-Di(alkylthio)-a,a'-dibrom-p- xylolen und deren Verwendung als Monomere zur Herstellung von Alkylthio-substitu ierten Poly(p-phenylen-vinylen)-Polymeren. The present invention relates to the preparation of 2,5-di (alkylthio) -a, a'-dibromo-p-xylenes and their use as monomers for the preparation of alkylthio-substituted poly (p-phenylene-vinylene) polymers.
STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
Poly(p-phenylen-vinylen)-Polymere (PPVs) sind Polymere mit konjugierter Hauptkette, die aus alternierenden Phenylen- und Vinyleneinheiten bestehen. Diese haben das Gebiet der organischen Elektronik geprägt, und es entstehen bereits neue Anwendun gen, wie z.B. Bioimaging und Drug Delivery, die die hervorragenden Fluoreszenz eigenschaften, die geringe Toxizität und die Biokompatibilität von PPVs nutzen. Poly (p-phenylene-vinylene) (PPV) polymers are conjugated backbone polymers consisting of alternating phenylene and vinylene units. These have dominated the field of organic electronics, and new applications are already being developed, such as e.g. Bioimaging and Drug Delivery, which exploit the excellent fluorescence properties, low toxicity and biocompatibility of PPVs.
Für viele Anwendungen werden Substituenten an die konjugierte PPV-Hauptkette ge bunden. Die Substituenten dienen dazu, die Polymere löslich zu machen, sind aber auch nützlich, um elektronische, spektrale, morphologische und Selbstorganisations eigenschaften einzustellen. Dabei werden am häufigsten Alkoxysubstituenten gewählt (O-PPVs), wobei 2,5-dialkoxysubstituierte PPVs mit Methoxy und 2-Ethylhexyloxy (MEH-PPVs) oder Methoxy und 3,7-Dimethyloctyl (MDMO-PPVs) als Substituenten wohl die am besten untersuchten substituierten PPVs darstellen. For many applications, substituents are attached to the conjugated PPV backbone. The substituents serve to solubilize the polymers but are also useful for adjusting electronic, spectral, morphological and self-organization properties. Alkoxy substituents are most frequently chosen (O-PPVs), with 2,5-dialkoxy-substituted PPVs with methoxy and 2-ethylhexyloxy (MEH-PPVs) or methoxy and 3,7-dimethyloctyl (MDMO-PPVs) as substituents probably the best studied represent substituted PPVs.
MEH-PPV MDMO-PPV Jüngste Anwendungen dieser beiden Polymere umfassen Feuchtigkeitssensoren, thermoelektrische Vorrichtungen, Wellenmodulatoren, Speichervorrichtungen, Stu dien der Vermischung und Vernetzung in OLEDs, lichtemittierende elektrochemische Zellen, Lochtransportschichten in Perowskit-Solarzellen, Photodetektoren, Donor-Ak- zeptor-Systeme in Micellen sowie eine Studie über den Bildungsmechanismus von PPV-Nanopartikeln. Nanopartikel von dialkoxysubstituierten PPVs wurden kürzlich für lichthärtende Komposite, Ladungstransfer-Studien, Langzeit-Tumorzell-Tracking und als Bioimaging-Sonden für Zelluntersuchungen, die Biokompatibilität demonstrieren, eingesetzt. MEH-PPV MDMO-PPV Recent applications of these two polymers include moisture sensors, thermoelectric devices, wave modulators, memory devices, mixing and crosslinking studies in OLEDs, light emitting electrochemical cells, hole transport layers in perovskite solar cells, photodetectors, donor acceptor systems in micelles, and a study of the Formation mechanism of PPV nanoparticles. Nanoparticles of dialkoxy-substituted PPVs have recently been used for light-curing composites, charge-transfer studies, long-term tumor cell tracking, and as bioimaging probes for cell assays demonstrating biocompatibility.
Interessanterweise sind dialkylthiosubstituierte Analoga von O-PPVs, also S-PPVs, trotz der vielfältigen Anwendungen von O-PPVs bisher nicht in der Peer-Review-Lite- ratur beschrieben worden. Dies ist überraschend, da aufgrund der einfachen Struktur von PPVs mögliche Strukturvariationen sehr begrenzt sind und bekannt ist, dass der Ersatz von Sauerstoff durch das größere Schwefelatom aufgrund der dadurch zu er wartenden schwächeren Elektronendonoreigenschaften der Alkylthio-Substituenten eine geringfügige, aber sehr effektive Variation für PPVs darstellen kann. Für andere Klassen konjugierter Polymere wurde dieser Effekt bereits untersucht (siehe den Re view von Cui und Wong, "Effects of Alkylthio and Alkoxy Side Chains in Polymer Donor Materials for Organic Solar Cells", Macromol. Rapid Comm. 37, 287-302 (2016)). Interestingly, despite the many applications of O-PPVs, dialkylthio-substituted analogues of O-PPVs, that is, S-PPVs, have not previously been described in the peer review literature. This is surprising since, due to the simple structure of PPVs, possible structural variations are very limited and it is known that the replacement of oxygen by the larger sulfur atom due to the weaker electron donating properties of the alkylthio substituents to be expected thereby provides a slight but very effective variation for PPVs can represent. For other classes of conjugated polymers, this effect has already been investigated (see the review by Cui and Wong, "Effects of Alkylthio and Alkoxy Side Chains in Polymer Donor Materials for Organic Solar Cells", Macromol., Rapid Comm., 37, 287-302 (2016 )).
Für S-PPVs ist anzunehmen, dass ähnliche Konformationseffekte, wie sie für O-PPVs berichtet werden, ebenfalls eine Hauptrolle spielen werden. Für die nachstehend dar gestellten, bisher zuverlässig offenbarten alkylthiosubstituierten PPVs (Yoon et al., J. Polym. Sei. Part A: Polym. Chem. 35, 2253-2258 (1997); Shim et al., Synth. Met. 101 , 134-135 (1999); Hou et al., J. Polym. Sei. Part A: Polym. Chem. 44, 1279-1290 (2006)): For S-PPVs, it is likely that similar conformational effects as reported for O-PPVs will also play a major role. Part 1: Polym. Chem. 35, 2253-2258 (1997), Shim et al., Synth. Met. 101, for the alkylthio-substituted PPVs disclosed heretofore in a reliable manner (Yoon et al., J. Polym. 134-135 (1999); Hou et al., J. Polym., Part A: Polym. Chem. 44, 1279-1290 (2006)):
die jeweils nur einen Alkylthio-Substituenten an den Phenylen-Einheiten und entweder gar keinen oder Methoxy als zweiten Substituenten aufweisen, wurde ein ähnlicher Effekt wie für dialkoxysubstituierte O-PPVs allerdings nicht berichtet und ist auch nicht zu erwarten. each having only one alkylthio substituent on the phenylene moieties and either no or methoxy as the second substituent, however, an effect similar to that for dialkoxy-substituted O-PPVs has not been reported and is not expected.
Vorteilhafte Eigenschaften wurden jedoch nicht nur für S-PPVs, sondern auch für SO2- PPVs, d.h. dialkylsulfonylsubstituierte PPVs, also die Oxidationsprodukte von S-PPVs, erwartet und in einem einzigen Fall auch berichtet: Hubijar et al. (J. Phys. Chem. B 117, 4442-4448 (2013)) offenbaren die Synthese von 1 ,4-Dibrom-2,5-di(2-ethylhexyl- thio)benzol 2, die anschließende Oxidation zu 1 ,4-Dibrom-2,5-di(2-ethylhexylsulfonyl)- benzol 3 sowie dessen Polymerisation zum entsprechenden SO2-PPV: However, advantageous properties have not only been found for S-PPVs but also for SO2-PPVs, i. Dialkylsulfonylsubstituierte PPVs, ie the oxidation products of S-PPVs, expected and reported in a single case: Hubijar et al. (J. Phys. Chem. B 117, 4442-4448 (2013)) disclose the synthesis of 1, 4-dibromo-2,5-di (2-ethylhexylthio) benzene 2, the subsequent oxidation to 1, 4- Dibromo-2,5-di (2-ethylhexylsulfonyl) benzene 3 and its polymerization to the corresponding SO 2 PPV:
Dabei wird zunächst Diiodbenzol in Gegenwart von 20 Mol-% Kupfer(l)-iodid und Neo- cuproin, einem speziellen Chelatkomplexbildner für Cu(l)-lonen, und 4 Äquivalenten K3PO4 in DMF mit 2-Ethylhexanthiol bei 115 °C binnen 48 h zum 1 ,4-Di(2-ethylhexyl- thio)benzol 1 umgesetzt, das anschließend 3 d lang einer para-Dihalogenierung mit Br2 in Gegenwart von I2 in CFI2CI2 bei Raumtemperatur unterzogen wird, um 2 zu er halten. Dessen Oxidation zu 3 erfolgte gemäß Hubijar et al., s.o., mit FI2O2 in Essig säure unter Rückfluss. Diiodobenzene is first prepared in the presence of 20 mol% copper (I) iodide and neocuproine, a special chelate complexing agent for Cu (I) ions, and 4 equivalents of K3PO4 in DMF with 2-ethylhexanethiol at 115 ° C within 48 h to 1, 4-di (2-ethylhexyl thio) benzene 1, which is then subjected to para-dihalogenation with Br2 in the presence of I2 in CFI2CI2 for 3 d at room temperature to get 2 to it. Its oxidation to 3 was carried out according to Hubijar et al., So, with FI2O2 in acetic acid under reflux.
Die Polymerisation von 3 zum Di(2-ethylhexyl)-S02-PPV ("SO2EH-PPV") erfolgte über eine Stille-Kupplungsreaktion mit trans-1 ,2-Bis(tri-n-butylstannyl)ethylen unter Palladi um-Katalyse mit Tetrakis(triphenylphosphin)palladium(0), Pd(PPh3)4, in Toluol unter Rückfluss für 24 h. The polymerization of 3 into the di (2-ethylhexyl) -SO 2 -PPV ("SO 2EH-PPV") was carried out via a Stille coupling reaction with trans-1,2-bis (tri-n-butylstannyl) ethylene under palladium catalysis Tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0), Pd (PPh3) 4, in toluene at reflux for 24 h.
Dieser Weg zum Erhalt von SO2-PPVS durch Polymerisation mittels Stille-Kupplung ist folglich sehr aufwändig und kostspielig und lieferte zudem nur ein relativ niedermole kulares SO2-PPV (Mn: 10.600, Mw: 27.800). Die übliche Polymerisationsmethode zum Erhalt von PPVs sind daher verschiedene Varianten der Gilch-Reaktion, vor allem aus gehend von gegebenenfalls substituierten a,a'-Dihalogen-p-xylolen unter Eliminierung von Flalogenwasserstoff in Gegenwart einer Base, beispielsweise von Kalium-tert-but- oxid: This way to obtain SO2-PPVS by Stille coupling polymerization is therefore very complicated and costly and also provided only a relatively niedermole Kulares SO2-PPV (M n : 10,600, M w : 27,800). The usual polymerization method for obtaining PPVs are therefore different variants of the Gilch reaction, in particular starting from optionally substituted a, a'-dihalo-p-xylenes with elimination of flhalogen in the presence of a base, for example of potassium tert-butanol. oxide:
Für S-PPVs wurde eine solche Polymerisationsreaktion allerdings ebenso wenig in der Peer-Review-Literatur beschrieben wie die Synthese von dafür geeigneten 2,5-Di- (alkylthio)-a,a'-dihalogen-p-xylolen. Es existieren zwar zwei Preprints von Autoren ein und derselben Arbeitsgruppe (Gutierrez et al., Polymer Preprints 45(1 ), 172-173 (2004); und Zepeda et al., PMSE Preprints - Polymerie Materials: Science and Engi neering 99, 815-816 (2008)), in denen jeweils derselbe allgemeine Syntheseweg zur Herstellung von 2,5-Di(2-ethylhexylthio)-a,a'-dibrom-p-xylol bzw. 2,5-Di(3,7-dimethyl- octylthio)-a,a'-dibrom-p-xylol angegeben und deren Polymerisation zu den entspre chenden S-PPVs beschrieben wird. Allerdings wurden beide Publikationen niemals begutachtet, für den Syntheseweg zum Erhalt der Monomere sind in beiden Artikeln die Reaktionsbedingungen nicht vollständig angegeben (Molverhältnisse, Reihenfolge der Zugabe und Reaktionsdauer fehlen), und Charakterisierungen der erhaltenen Pro dukte anhand von physikalischen Daten fehlen gänzlich. For S-PPVs, however, such a polymerization reaction was just as little described in the peer review literature as the synthesis of suitable 2,5-di- (alkylthio) -a, a'-dihalo-p-xylenes. Although there are two preprints from authors of the same group (Gutierrez et al., Polymer Preprints 45 (1), 172-173 (2004), and Zepeda et al., PMSE Preprints - Polymerie Materials: Science and Engineering 99, 815 -816 (2008)), in each of which the same general synthetic route to Preparation of 2,5-di (2-ethylhexylthio) -a, a'-dibromo-p-xylene or 2,5-di (3,7-dimethyl-octylthio) -a, a'-dibromo-p-xylene specified and their polymerization is described to the corre sponding S-PPVs. However, both publications were never reviewed, the synthetic conditions for obtaining the monomers in both articles, the reaction conditions are not fully specified (molar ratios, order of addition and reaction time is missing), and characterizations of the products obtained based on physical data is completely absent.
Nachstehend ist der Syntheseweg aus Zepeda et al., s.o., zum Erhalt von 2,5-Di(3,7- dimethyloctylthio)-a,a'-dibrom-p-xylol dargestellt: The synthetic route from Zepeda et al., Supra, for obtaining 2,5-di (3,7-dimethyloctylthio) -a, a'-dibromo-p-xylene is shown below:
Jener zu 2,5-Di(2-ethylhexylthio)-a,a'-dibrom-p-xylol aus Gutierrez et al., s.o., ist im Wesentlichen identisch, mit Ausnahme der Verwendung von 2-Ethylhexylbromid an stelle von 3,7-Dimethyloctylbromid als Reagens in der vorletzten und von THF anstelle von Et20 als Lösungsmittel in der letzten Stufe. Selbst unter der Annahme, dass dieses Reaktionsschema tatsächlich wie angegeben abläuft, ist eine derartige fünfstufige Synthese jedenfalls sehr aufwändig und kosten intensiv, und es ist zu bezweifeln, dass das jeweilige Produkt in akzeptabler Gesamt ausbeute - über fünf Stufen - erhalten wird. That to 2,5-di (2-ethylhexylthio) -a, a'-dibromo-p-xylene from Gutierrez et al., Supra, is essentially identical except for the use of 2-ethylhexyl bromide instead of 3.7 -Dimethyloctylbromid as reagent in the penultimate and of THF instead of Et20 as solvent in the last stage. Even assuming that this reaction scheme actually proceeds as indicated, such a five-step synthesis is in any case very time-consuming and costly, and it is doubtful that the respective product in acceptable overall yield - over five stages - is obtained.
In EP 567.429 A1 wird die Synthese von 2,5-Di(alkylthio)-a,a'-dichlor-p-xylolen aus entsprechenden 1 ,4-Di(alkylthio)benzolen unter Verwendung von (Para-)Formaldehyd in Essigsäure (CH3COOH) und konzentrierter Salzsäure (HCl) offenbart: EP 567,429 A1 describes the synthesis of 2,5-di (alkylthio) -α, α'-dichloro-p-xylenes from corresponding 1,4-di (alkylthio) benzenes using (para) formaldehyde in acetic acid (CH 3 COOH ) and concentrated hydrochloric acid (HCl):
Tatsächlich hergestellt wurde allerdings nur 2,5-Di(methylthio)-a,a'-dichlor-p-xylol, und dieses wurde in der Folge auch nicht polymerisiert, sondern unter Substitution beider Chloratome zu verschiedenen Cyano-Derivaten weiter umgesetzt. In fact, however, only 2,5-di (methylthio) -α, a'-dichloro-p-xylene was prepared, and this was not polymerized in the sequence, but further reacted with substitution of both chlorine atoms to different cyano derivatives.
US 5.817.430 A offenbart - theoretisch - die Synthese einer großen Vielzahl von Poly- (arylen-vinylen)-Polymeren mittels der Gilch-Reaktion diverser Monomere in Gegen wart von Reglern ("chain end Controlling additives"), d. h. das Kettenwachstum abbre chenden einwertigen Monomeren, die mitunter in beträchtlichen Anteilen zuzusetzen sind, nämlich in Verhältnissen zwischen Monomer und Regler von 1000:1 bis hin zu 1 :2. Unter den Polymeren, die auf diese Weise erhältlich sein sollen, finden sich auch O-PPVs und S-PPVs, wobei als mögliches Monomer unter zahlreichen anderen auch 2,5-Di(n-octylthio)-a,a'-dibrom-p-xylol aufgelistet wird. Als mögliche Reaktionstempe ratur wird eine von tiefen Temperaturen, nämlich bis hinunter zu -78 °C, bis zu hohen Temperaturen von 150 °C reichende Bandbreite genannt. Tatsächlich hergestellt wurde jedoch eine einzige Art von O-PPV durch Polymerisation eines Dichlor-Derivats, nämlich von 2-(2-Ethylhexyloxy)-5-methoxy-a,a'-dichlor-p-xylol bei Raumtemperatur und in Gegenwart von 4-t-Butylbenzylchlorid als Regler, dessen Menge zwischen rund 5,5 Mol-% und 40 Mol-% variiert wurde. Ein Hinweis darauf, dass die Polymerisation zu allen anderen Poly(arylen-vinylen)-Polymeren, wie z.B. S-PPVs, tatsächlich auf analoge Weise funktioniert, findet sich in diesem Dokument allerdings nicht. No. 5,817,430 A discloses, theoretically, the synthesis of a large number of poly (arylene-vinylene) polymers by means of the Gilch reaction of various monomers in the presence of regulators ("chain end controlling additives"), ie, the chain growth is terminated Monovalent monomers, which are sometimes added in considerable proportions, namely in ratios between monomer and regulator from 1000: 1 up to 1: 2. Among the polymers to be obtained in this way are also O-PPVs and S-PPVs, of which, as a possible monomer among many others, 2,5-di (n-octylthio) -a, a'-dibromo-p -xylol is listed. As a possible reaction Tempera ture of a low temperatures, namely down to -78 ° C, up to high temperatures of 150 ° C reaching bandwidth is called. In fact, however, a single type of O-PPV was prepared by polymerizing a dichloro derivative, namely 2- (2-ethylhexyloxy) -5-methoxy-a, a'-dichloro-p-xylene at room temperature and in the presence of 4- t-butylbenzyl chloride as a regulator whose amount was varied between about 5.5 mol% and 40 mol%. However, there is no indication in this document that the polymerisation to all other poly (arylene-vinylene) polymers, such as S-PPVs, actually works in an analogous manner.
In US 7.112.697 B1 wird die Synthese diverser Mono- und Dialkylthio- bzw. -seleno- substituierter Aromaten, darunter auch Mono- und Di-n-butylthiobenzol, unter Verwen dung von Kupfer(l)-iodid als Katalysator, eines zweizähnigen Liganden als Komplex bildner für die Cu(l)-lonen sowie der entsprechenden Menge (1 oder 2 mol) des jewei ligen Thiols (R-SH) bzw. Selenols (R-SeH) offenbart. Analog zur Vorschrift von Hubijar et al. (s.o.) wird vorzugsweise Neocuproin als Ligand eingesetzt, und die Reaktionen wurden 24 h lang bei 110 °C in Toluol als Lösungsmittel durchgeführt. No. 7,112,697 B1 describes the synthesis of various mono- and dialkylthio- or seleno-substituted aromatics, including mono- and di-n-butylthiobenzene, using copper (I) iodide as the catalyst, a bidentate ligand as a complexing agent for the Cu (I) ions and the corresponding amount (1 or 2 mol) of jewei time thiol (R-SH) or selenol (R-SeH) disclosed. Analogous to the instructions of Hubijar et al. (see above), neocuproin is preferably used as the ligand, and the reactions were carried out at 110 ° C. for 24 hours in toluene as a solvent.
Ziel der Erfindung war vor diesem Hintergrund die Entwicklung eines neuen, weniger aufwändigen Synthesewegs zur Herstellung von 2,5-Di(alkylthio)-a,a'-dihalogen-p- xylol-Monomeren als Ausgangsprodukte für Gilch-Polymerisationsreaktionen zum Er- halt entsprechender Alkylthio-substituierter S-PPVs bzw. von deren Sulfonyl-substitu- ierten Oxidationsprodukten. Against this background, the aim of the invention was the development of a new, less complicated synthetic route for the preparation of 2,5-di (alkylthio) -α, α'-dihalo-p-xylene monomers as starting materials for Gilch polymerization reactions to obtain corresponding Alkylthio-substituted S-PPVs or their sulfonyl-substituted oxidation products.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung erreicht dieses Ziel in einem ersten Aspekt durch Bereitstel lung eines Verfahrens zur Herstellung von 2,5-Di(alkylthio)-a,a'-dibrom-p-xylolen der nachstehenden Formel (3), The present invention achieves this object in a first aspect by providing a process for the preparation of 2,5-di (alkylthio) -α, α'-dibromo-p-xylenes of the following formula (3),
worin R und R' jeweils unabhängig aus gesättigten, linearen, verzweigten oder zyk lischen Ci-C2o-Alkylresten ausgewählt ist, wherein R and R 'are each independently selected from saturated, linear, branched or cyclic C 1 -C 20 -alkyl radicals,
umfassend die Umsetzung von 1 ,4-Diiodbenzol (1 a) zu 1 ,4-Di(alkylthio)benzolen (2) und deren para-Brommethylierung durch Reaktion mit Formaldehyd (CH2O) in Gegen wart von Bromwasserstoff (HBr) zu den entsprechenden 2,5-Di(alkylthio)-a,a'-dibrom- p-xylolen (3), wobei entweder: comprising the reaction of 1,4-diiodobenzene (1 a) to 1,4-di (alkylthio) benzenes (2) and their para-bromomethylation by reaction with formaldehyde (CH 2 O) in the presence of hydrogen bromide (HBr) to give the corresponding 2 , 5-di (alkylthio) -a, a'-dibromo-p-xylenes (3), where either:
i) wenn R = R' ist, 1 ,4-Diiodbenzol (1 a) direkt mit 2 mol Thiol der Formel R-SFI unter Verwendung von Kupfer(l)-iodid (Cul) als Katalysator und von Kaliumphosphat (K3PO4) als Base bei Temperaturen > 160 °C zum entsprechenden 1 ,4-Di(alkylthio)- benzol (2) und danach durch Reaktion mit Formaldehyd in Ameisensäure (FICOOFI) oder einem Gemisch aus Trifluoressigsäure (TFA) und Trifluoressigsäureanhydrid (TFAA) als Reaktionsmedium und Zugabe einer Lösung von Bromwasserstoff (FIBr) zum entsprechenden 2,5-Di(alkylthio)-a,a'-dibrom-p-xylol (3) umgesetzt wird: i) when R = R ', 1, 4-diiodobenzene (1 a) directly with 2 moles of thiol of the formula R-SFI using copper (I) iodide (Cul) as catalyst and of potassium phosphate (K3PO4) as base at temperatures> 160 ° C to the corresponding 1, 4-di (alkylthio) - benzene (2) and then by reaction with formaldehyde in formic acid (FICOOFI) or a mixture of trifluoroacetic acid (TFA) and trifluoroacetic anhydride (TFAA) as the reaction medium and adding a Reacted solution of hydrogen bromide (FIBr) to the corresponding 2,5-di (alkylthio) -a, a'-dibromo-p-xylene (3):
oder ii) wenn R F R' ist, 1 ,4-Diiodbenzol (1 a) zunächst mit 1 mol Alkyliodid der Formel R-l zum entsprechenden 4-(Alkylthio)iodbenzol (1 b), danach mit 1 mol Thiol der For- mel R'-SH zum gemischten 1 ,4-Di(alkylthio)benzol (2) und schließlich in analoger Wei se wie oben mit Formaldehyd (CH2O) in Ameisensäure (HCOOH) oder einem Gemisch aus Trifluoressigsäure (TFA) und Trifluoressigsäureanhydrid (TFAA) als Reaktionsme dium und Zugabe einer Lösung von Bromwasserstoff (HBr) zum gemischten 2,5-Di- (alkylthio)-a,a'-dibrom-p-xylol (3) umgesetzt wird: or ii) when RFR 'is 1, 4-diiodobenzene (1 a) first with 1 mol of alkyl iodide of the formula Rl to the corresponding 4- (alkylthio) iodobenzene (1 b), then with 1 mol of thiol the For- mel R'-SH to the mixed 1,4-di (alkylthio) benzene (2) and finally in analogous manner as above with formaldehyde (CH 2 O) in formic acid (HCOOH) or a mixture of trifluoroacetic acid (TFA) and trifluoroacetic anhydride (TFAA) as Reaktionsme medium and adding a solution of hydrogen bromide (HBr) to the mixed 2,5-di- (alkylthio) -a, a'-dibromo-p-xylene (3) is reacted:
Diese neue Synthese ermöglicht die Herstellung der gewünschten 2,5-Di(alkylthio)- a,a'-dibrom-p-xylole der Formel (3) in nur zwei Stufen für Produkte mit identischen Alkylresten R und R' bzw. drei Stufen für "gemischte" Produkte, worunter hierin solche mit zwei unterschiedlichen Alkylresten R und R' zu verstehen sind. Die Reaktions abfolge stellt eine neue Kombination von zum Teil bekannten Einzelreaktionen dar, die zudem von den Erfindern nahezu alle einer Optimierung unterzogen wurden, wie nach stehend ausgeführt wird. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf Dibrom-p- xylole eingeschränkt, da sich herausgestellt hat, dass die Verwendung der Chloride anstelle der erfindungsgemäßen Bromide sowohl für die Polymerisation als auch für spätere Anwendungen der S-PPVs Nachteile ergeben: Einerseits sind die Bromid- Monomere deutlich reaktiver als die Chloride, so dass HBr bei der Polymerisation prob lemlos vollständig eliminiert werden kann, während eine vollständige Eliminierung von HCl während der Polymerisationreaktionen der Chlorid-Monomere kaum zu erreichen ist. Daraus resultieren sowohl die Bildung von Nebenprodukten als auch ein Rest gehalt an Cl-Substituenten in den als Nebenprodukte erhaltenen Polymeren. Anderer seits kann ein solcher Restgehalt zur Eliminierung und Freisetzung von HCl in der späteren Anwendung der Polymere führen, was z.B. bei Verwendung in der organi- sehen Elektronik zu Problemen durch Korrosion führen kann. Die einzige Teilreaktion, die keiner erfindungsgemäßen Optimierung unterzogen wur de, ist die Reaktion von (1 a) zu (1 b), die auch in bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf die aus der Literatur (Sevez und Pozzo, Dyes Pigments 89, 246-253 (2011 )) bekannte Weise durchgeführt wird, wenngleich sie dort aus- schließlich für R = CFI3 offenbart wird. This new synthesis makes it possible to prepare the desired 2,5-di (alkylthio) -a, a'-dibromo-p-xylenes of the formula (3) in only two stages for products having identical alkyl radicals R and R 'or three steps for "mixed" products, which are to be understood herein as having two different alkyl radicals R and R '. The reaction sequence represents a new combination of partially known individual reactions, which have also been subjected by the inventors almost all of an optimization, as executed by standing. In particular, the present invention is limited to dibromo-p-xylenes, as it has been found that the use of the chlorides in place of the bromides according to the invention for both the polymerization and for subsequent applications of the S-PPVs disadvantages: On the one hand, the bromide monomers are clear More reactive than the chlorides, so that HBr in the polymerization can be completely eliminated without any problems, while a complete elimination of HCl during the polymerization reactions of the chloride monomers is difficult to achieve. This results in both the formation of by-products and a residual content of Cl substituents in the polymers obtained as by-products. On the other hand, such a residual content can lead to the elimination and release of HCl in the later use of the polymers, which, for example when used in organic electronics, can lead to problems due to corrosion. The only partial reaction which has not undergone optimization according to the invention is the reaction of (1 a) to (1 b), which also in preferred embodiments of the present invention is based on the literature (Sevez and Pozzo, Dyes Pigments 89, 246). 253 (2011)), although it is disclosed there exclusively for R = CFI3.
Das bedeutet, dass die Reaktion von 1 ,4-Diiodbenzol (1 a) zum entsprechenden 4-(Alkylthio)iodbenzol (1 b) vorzugsweise mit 1 mol Alkyliodid der Formel R-l in der Kälte unter Einsatz von n-Butyllithium (n-Buü) und elementarem Schwefel (Se) in einem Lösungsmittel, vorzugsweise in Diethylether, durchgeführt wird: This means that the reaction of 1,4-diiodobenzene (1a) to the corresponding 4- (alkylthio) iodobenzene (1b) is preferably carried out with 1 mol of alkyl iodide of the formula R1 in the cold using n-butyllithium (n-Buu) and elemental sulfur (Se) in a solvent, preferably in diethyl ether:
Allerdings wird gemäß Sevez und Pozzo, s.o., das Produkt (1 b) in der Folge nicht wie gemäß vorliegender Erfindung mit einem Thiol, sondern mit einem Bromthiophen um gesetzt. However, according to Sevez and Pozzo, supra, the product (1 b) is subsequently reacted not with a thiol as in the present invention, but with a bromothiophene.
Die Reaktion von 1 ,4-Diiodbenzol (1a) mit 2 mol Thiol der Formel R-SFI zum jeweiligen 1 ,4-Di(alkylthio)benzol (2) wird gemäß vorliegender Erfindung folglich unter Verwen dung von Kupfer(l)-iodid (Cul) als Katalysator und Kaliumphosphat (K3PO4) als Base bei Temperaturen > 160 °C durchgeführt, und die aus der Literatur unbekannte Reak- tion von 4-(Alkylthio)iodbenzol (1 b) mit 1 mol Thiol der Formel R'-SFI zum jeweiligen 1 ,4-Di(alkylthio)benzol (2) wird in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung auf analoge Weise unter denselben Bedingungen durchgeführt: The reaction of 1,4-diiodobenzene (1a) with 2 mol of thiol of the formula R-SFI to give the respective 1,4-di (alkylthio) benzene (2) is therefore carried out according to the present invention using copper (I) iodide ( Cul) as catalyst and potassium phosphate (K3PO4) as base at temperatures> 160 ° C, and the literature unknown reaction of 4- (alkylthio) iodobenzene (1 b) with 1 mol of thiol of the formula R'-SFI for 1, 4-di (alkylthio) benzene (2) is carried out in preferred embodiments of the invention in an analogous manner under the same conditions:
(1 b) (1 b)
Dabei wird das Reaktionsgemisch besonders bevorzugt auf eine hohe Temperatur von 160-200 °C, noch bevorzugter etwa 180 °C, erhitzt, was die Reaktionszeit gegenüber der Literatur drastisch, nämlich auf 2 bis 3 Stunden anstelle von 12 bzw. 24 oder 48 Stunden, verkürzt, worauf nachstehend noch näher eingegangen wird. Insbesondere erfolgt das Erhitzen gemäß vorliegender Erfindung mittels Mikrowellenstrahlung, wo durch die Reaktion binnen 2 Stunden abgeschlossen werden kann und die Produkte in Ausbeuten von bis zu 90 % erhalten werden können. Eine ähnliche Reaktion wird für den ersten Fall, d.h. die Umsetzung von (1 a) zu (2), wie bereits zuvor erwähnt, von Hubijar et al. für 2-Ethylhexylthiol und in US 7.112.697 B1 für n-Butylthiol beschrieben. Allerdings wird erstens das dabei gemäß Hubijar et al. erhaltene 1 ,4-Di(2-ethylhexylthio)benzol direkt einer para-Dibromierung zum 1 ,4-Di- brom-2,5-di(2-ethylhexylthio)benzol und keiner para-Dibrommethylierung und das ge- mäß US 7.112.697 B1 erhaltene 1 ,4-Di(butylthio)benzol gar keiner weiteren Reaktion unterzogen. Und zweitens wird dort zwingend die Verwendung von Neocuproin oder eines anderen zweizähnigen Liganden zur Komplexierung der Cu(l)-lonen offenbart, DMF wird als Lösungsmittel eingesetzt, und es wird eine Reaktionstemperatur von 115 °C bzw. 110 °C gewählt, was eine jeweilige Reaktionszeit von 48 h bzw. 24 h ergab. Auch Thomas et al., Tetrahedron Lett. 56, 6560-6564 (2015), offenbaren für die Reaktion von 4-lodanisol mit Thiophenol Cul als Katalysator, eine Temperatur von 80- 120 °C für 12 h und somit ähnliche Reaktionsbedingungen wie bei Hubijar et al. und US 7.1 12.697 B1 , und auch dort wird die Gegenwart eines Cu-komplexierenden Ligan den als unerlässlich offenbart, wobei jedoch vier verschiedene Liganden und unter Variation des Lösungsmittels, der Base und der Reaktionstemperatur untersucht wur den. Dabei lieferte das kostengünstige DABCO, Diazabicyclo[2.2.2]octan, als Ligand die besten Ergebnisse. In this case, the reaction mixture is particularly preferably heated to a high temperature of 160-200 ° C., more preferably about 180 ° C., which drastically reduces the reaction time to the literature, namely to 2 to 3 hours instead of 12 or 24 or 48 hours. shortened, which will be discussed in more detail below. In particular, the heating according to the present invention is carried out by means of microwave radiation, where the reaction can be completed within 2 hours and the products can be obtained in yields of up to 90%. A similar reaction for the first case, ie the reaction of (1 a) to (2), as previously mentioned, by Hubijar et al. for 2-ethylhexylthiol and described in US 7,112,697 B1 for n-butylthiol. However, first, according to Hubijar et al. obtained 1, 4-di (2-ethylhexylthio) benzene directly para-dibromination to 1, 4-dibromo-2,5-di (2-ethylhexylthio) benzene and no para-Dibrommethylierung and according to US 7.112. 697 B1 obtained 1, 4-di (butylthio) benzene no further reaction. Secondly, it is imperative to disclose the use of neocuproin or other bidentate ligand for complexing the Cu (I) ions, DMF as the solvent, and choosing a reaction temperature of 115 ° C and 110 ° C, respectively Reaction time of 48 h or 24 h resulted. Thomas et al., Tetrahedron Lett. 56, 6560-6564 (2015) disclose a temperature of 80% for the reaction of 4-iodoanisole with thiophenol Cul as catalyst. 120 ° C for 12 h and thus similar reaction conditions as in Hubijar et al. and US 7.112,697 B1, and also there, the presence of a Cu-complexing ligand is disclosed as indispensable, but with the study of four different ligands and with variation of the solvent, the base and the reaction temperature. The cost-effective DABCO, diazabicyclo [2.2.2] octane, gave the best results as a ligand.
Überraschenderweise haben die Erfinder jedoch bei näherer Untersuchung der Reak tion von (1 a) bzw. (1 b) zu (2) festgestellt, dass bei höheren Reaktionstemperaturen als in der Literatur beschrieben, nämlich bei Temperaturen > 160 °C, vorzugsweise 160- 200 °C, insbesondere etwa 180 °C, die Gegenwart des komplexbildenden Liganden überhaupt nicht erforderlich ist: Mit und ohne DABCO wurden praktisch identische Umsätze erzielt, wie die späteren Beispiele belegen. Durch den bevorzugten Einsatz eines Mikrowellenofens zum raschen Erhitzen des Reaktionsgemischs konnte die Reaktionszeit darüber hinaus auf 2 h verringert werden. Als Lösungsmittel wird gemäß vorliegender Erfindung vorzugsweise Dimethoxyethan (DME) (Ethylenglykoldimethyl- ether) eingesetzt, das auch gemäß Thomas et al., s.o., bevorzugt wird, während US 7.1 12.697 B1 Toluol und Hubijar et al. DMF einsetzten, das genau wie die sonsti gen von Thomas et al. untersuchten Lösungsmittel (Acetonitril, Wasser, Toluol, THF, DMSO, t-BuOH) auch gemäß vorliegender Erfindung generell einsetzbar ist. Allerdings wird hierin das hochsiedende wassermischbare DME als Lösungsmittel bevorzugt. Als Base bevorzugen Thomas et al. K2CO3 und gemäß US 7.1 12.697 B1 wird t-BuONa eingesetzt, während gemäß vorliegender Erfindung K3PO4, wie auch bei Hubijar et al., eingesetzt wird, um bei den bevorzugten hohen Temperaturen übermäßige Druck anstiege aufgrund der Freisetzung von CO2 zu vermeiden. Surprisingly, however, upon closer examination of the reac tion of (1 a) or (1 b) to (2), the inventors have found that at higher reaction temperatures than described in the literature, namely at temperatures> 160 ° C, preferably 160-200 ° C, in particular about 180 ° C, the presence of the complex-forming ligand is not required at all: With and without DABCO virtually identical conversions were achieved, as the later examples prove. The preferred use of a microwave oven to rapidly heat the reaction mixture also reduced the reaction time to 2 hours. The solvent used in the present invention is preferably dimethoxyethane (DME) (ethylene glycol dimethyl ether), which is also preferred according to Thomas et al., Supra, while US Pat. No. 7,112,697 B1 discloses toluene and Hubijar et al. DMF, just like the others of Thomas et al. investigated solvent (acetonitrile, water, toluene, THF, DMSO, t-BuOH) is also generally applicable according to the present invention. However, the high boiling water-miscible DME is preferred as the solvent herein. As base, Thomas et al. K2CO3 and according to US 7.1 12,697 B1, t-BuONa is used, whereas according to the present invention K3PO4, as also in Hubijar et al., Is used to avoid excessive pressure increases due to the release of CO2 at the preferred high temperatures.
Die abschließende Reaktion vom 1 ,4-Di(alkylthio)benzol (2) zum entsprechenden 2,5-Di(alkylthio)-a,a'-dibrom-p-xylol (3) wird gemäß vorliegender Erfindung vorzugs weise nicht mit Formalin, sondern unter Verwendung des pulverförmigen und daher leicht handhabbaren Paraformaldehyds (PFA) in saurer Lösung, um seine Zersetzung zu Formaldehyd bereits bei Raumtemperatur herbeizuführen, und zwar, wie bereits erwähnt, entweder in Ameisensäure (FICOOFI) oder einem Gemisch aus Trifluoressig säure (TFA) und Trifluoressigsäureanhydrid (TFAA) als Reaktionsmedium und Einlei tung oder Zugabe einer Lösung von Bromwasserstoff (FHBr), noch bevorzugter unter Erhitzen, durchgeführt: The final reaction of 1,4-di (alkylthio) benzene (2) to the corresponding 2,5-di (alkylthio) -a, a'-dibromo-p-xylene (3) according to the present invention is preferably not with formalin, but using the powdery and therefore easy-to-handle paraformaldehyde (PFA) in acidic solution to cause its decomposition to formaldehyde even at room temperature, as before mentioned, either in formic acid (FICOOFI) or a mixture of trifluoroacetic acid (TFA) and trifluoroacetic anhydride (TFAA) as a reaction medium and introduction or addition of a solution of hydrogen bromide (FHBr), more preferably carried out with heating:
Wie eingangs erwähnt, wird in EP 567.429 A1 eine analoge Synthese von 2,5-Di(alkyl- thio)-a,a'-dichlor-p-xylolen aus entsprechenden 1 ,4-Di(alkylthio)benzolen unter Ver wendung von (vorzugsweise Para-)Formaldehyd in Essigsäure (CFI3COOFI) und von konzentrierter Salzsäure (FICI) offenbart. Allerdings haben die Erfinder festgestellt, dass bei analoger Verwendung von Essigsäure als Reaktionsmedium für die obige Reaktion von (2) zu (3) nicht nur keine Ausfällung der Produkte erfolgte, sondern auch hauptsächlich eine Vielzahl von Nebenprodukten und das gewünschte Produkt nur in Spuren gebildet worden war. Das Gemisch aus Trifluoressigsäure (TFA) und Trifluoressigsäureanhydrid (TFAA) kommt dabei gemäß vorliegender Erfindung vorzugsweise dann zum Einsatz, wenn beide Reste R und R' sehr lange Alkylketten enthalten, insbesondere wenn R = R' ist und beide aus Alkylresten mit mehr als 10 Kohlenstoffatomen ausgewählt sind. In den sonstigen Fällen wird nach den bisherigen Erfahrungen der Erfinder Ameisensäure (FICOOFI) das Reaktionsmedium der Wahl sein. As mentioned above, EP 567 429 A1 discloses an analogous synthesis of 2,5-di (alkylthio) -α, α'-dichloro-p-xylenes from corresponding 1,4-di (alkylthio) benzenes using ( preferably para) formaldehyde in acetic acid (CFI3COOFI) and concentrated hydrochloric acid (FICI). However, the inventors have found that when analogously using acetic acid as the reaction medium for the above reaction of (2) to (3), not only was no precipitation of the products, but also mainly a variety of by-products and the desired product formed only in traces was. The mixture of trifluoroacetic acid (TFA) and trifluoroacetic anhydride (TFAA) is preferably used according to the present invention when both radicals R and R 'contain very long alkyl chains, especially when R = R' and both of alkyl radicals having more than 10 carbon atoms are selected. In other cases, according to previous experience of the inventors, formic acid (FICOOFI) will be the reaction medium of choice.
Der Bromwasserstoff kann dabei, wie erwähnt, als Gas eingeleitet oder in Form einer Lösung, z.B. in derselben Säure, die vorzugsweise als Reaktionsmedium eingesetzt wird, oder auch - unabhängig davon, ob als Reaktionsmedium FICOOFI oder TFA/ TFAA eingesetzt wird - in leicht verfügbarer und kostengünstiger Essigsäure zugesetzt werden. In bevorzugten Ausführungsformen wird der Bromwasserstoff als Lösung in Eisessig eingesetzt, die im Handel erhältlich ist. The hydrogen bromide can, as mentioned, introduced as gas or in the form of a solution, for example in the same acid, which is preferably used as a reaction medium, or - regardless of whether the reaction medium FICOOFI or TFA / TFAA is used - readily available added to cheaper acetic acid become. In preferred embodiments, the hydrogen bromide is used as a solution in glacial acetic acid, which is commercially available.
Zur Beschleunigung des Reaktionsablaufs sowie zur Gewährleistung vollständiger Zersetzung von Paraformaldehyd zu Formaldehyd wird die Reaktion vorzugsweise unter Erhitzen, noch bevorzugter bei einer Temperatur von 70 °C bis 80 °C, durchge führt. To accelerate the course of the reaction and to ensure complete decomposition of paraformaldehyde to formaldehyde, the reaction is preferably carried out with heating, more preferably at a temperature of 70 ° C to 80 ° C, Runaway.
In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden R und R' aus linearen oder verzweigten Ci-Ci2-Alkylresten, noch bevorzugter C1-C10- Alkylresten, ausgewählt. Einerseits, weil zyklische Reste, für die zwar der Fachmann mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit annehmen darf, dass sie in analoger Weise herstellbar sind, aufgrund sterischer Effekte im späteren S-PPV-Molekül aber möglicherweise nicht dieselben positiven Auswirkungen auf die optoelektronischen Eigenschaften, wie z.B. die HOMO- und LUMO-Energieniveaus (siehe Cui und Wong, s.o.), der Polymere haben. Und andererseits bei einer größeren Kettenlänge bzw. Anzahl an Kohlenstoffatomen der Reste keine weitere Steigerung des positiven Effekts der Substituenten auf die optoelektronischen Eigenschaften mehr zu erwarten ist, die Herstellung jedoch erschwert wird. Dies hat sich beispielsweise schon bei Kettenlän gen von 12 Kohlenstoffatomen gezeigt, wie bereits angedeutet wurde und wie die spä teren Beispiele belegen. Besonders bevorzugt sind R und R' aus Methyl, 2-Ethylhexyl,In preferred embodiments of the process according to the invention, R and R 'are selected from linear or branched C 1 -C 12 -alkyl radicals, more preferably C 1 -C 10 -alkyl radicals. On the one hand, because cyclic residues, for which the skilled artisan may almost certainly assume that they can be prepared in an analogous manner, may not have the same positive effects on the optoelectronic properties, such as steric effects in the later S-PPV molecule. the HOMO and LUMO energy levels (see Cui and Wong, supra) having polymers. And on the other hand, with a larger chain length or number of carbon atoms of the radicals no further increase of the positive effect of the substituents on the optoelectronic properties is expected more, but the production is difficult. This has already been shown, for example, at Kettenlän conditions of 12 carbon atoms, as has already been indicated and as evidenced by the later examples. R and R 'are more preferably of methyl, 2-ethylhexyl,
3.7-Dimethyloctyl, n-Hexyl und n-Dodecyl, insbesondere aus Methyl, 2-Ethylhexyl,3.7-dimethyloctyl, n-hexyl and n-dodecyl, in particular from methyl, 2-ethylhexyl,
3.7-Dimethyloctyl und n-Hexyl ausgewählt, mit denen bereits gute Ergebnisse erzielt wurden. 3.7-Dimethyloctyl and n-hexyl selected, with which good results have already been achieved.
In weiteren Aspekten betrifft die Erfindung die nach dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt hergestellten 2,5-Di(alkylthio)-a,a'-dibrom-p-xylole der Formel (3), insbesonde re die folgenden, von den Erfindern in den Beispielen hergestellten Verbindungen:In further aspects, the invention relates to the 2,5-di (alkylthio) -a, a'-dibromo-p-xylenes of the formula (3) prepared by the process according to the first aspect, in particular the following, by the inventors in the Examples of prepared compounds:
2.5-Di(2-ethylhexylthio)-a,a'-dibrom-p-xylol (3a), 2,5-di (2-ethylhexylthio) -α, α'-dibromo-p-xylene (3a),
2.5-Di(3,7-dimethyloctylthio)-a,a'-dibrom-p-xylol (3b), 2,5-di (3,7-dimethyloctylthio) -a, a'-dibromo-p-xylene (3b),
2.5-Di(hexylthio)-a,a'-dibrom-p-xylol (3c), 2,5-di (hexylthio) -a, a'-dibromo-p-xylene (3c),
2.5-Di(dodecylthio)-a,a'-dibrom-p-xylol (3d), 2-(2-Ethylhexylthio)-5-methylthio-a,a'-dibrom-p-xylol (3e), 2,5-di (dodecylthio) -a, a'-dibromo-p-xylene (3d), 2- (2-ethylhexylthio) -5-methylthio-a, a'-dibromo-p-xylene (3e),
2-(3,7-Dimethyloctylthio)-5-methylthio-a,a'-dibrom-p-xylol (3f), 2- (3,7-Dimethyloctylthio) -5-methylthio-a, a'-dibromo-p-xylene (3f),
2-Hexylthio-5-methylthio-a,a'-dibrom-p-xylol (3g) und 2-hexylthio-5-methylthio-a, a'-dibromo-p-xylene (3g) and
2-Dodecylthio-5-methylthio-a,a'-dibrom-p-xylol (3h), 2-dodecylthio-5-methylthio-a, a'-dibromo-p-xylene (3h),
sowie deren Verwendung als Monomere in Polymerisationsreaktionen zur Herstellung von Alkylthio-substituierten Poly(p-phenylen-vinylen)-Polymeren (S-PPVs) (4) unter Abspaltung von Bromwasserstoff in Gegenwart einer Base (analog zur Gilch-Reakti on): and their use as monomers in polymerization reactions for the preparation of alkylthio-substituted poly (p-phenylene-vinylene) polymers (S-PPVs) (4) with elimination of hydrogen bromide in the presence of a base (analogous to the Gilch reaction):
(3) (4) (3) (4)
Zu diesem Zweck wird gemäß vorliegender Erfindung das jeweilige 2,5-Di(alkylthio)- a,a'-dibrom-p-xylol in einem trockenen Lösungsmittel, vorzugsweise THF, in Gegen wart von Kalium-t-butoxid als Base bei tiefen Temperaturen von etwa -60 °C bis etwa -50 °C polymerisiert, da die Erfinder zeigen konnten, dass diese Reaktionsführung die besten Umsätze bei der Herstellung von S-PPVs (4) liefert. For this purpose, according to the present invention, the respective 2,5-di (alkylthio) - a, a'-dibromo-p-xylene in a dry solvent, preferably THF, in the presence of potassium t-butoxide as a base at low temperatures from about -60 ° C to about -50 ° C, since the inventors were able to show that this reaction gives the best conversion in the preparation of S-PPVs (4).
Zur Herstellung von PPVs und O-PPVs werden beispielsweise in "Organic Light-Emit- ting Materials and Devices", 2nd Ed., Zhigang Rick Li (Hrsg.), CRC Press (2015), für diverse Varianten der Gilch-Reaktion Reaktionstemperaturen zwischen etwa 60 °C und etwa 220 °C offenbart, um möglichst hohe Umsätze zu erzielen. In diametralem Gegensatz dazu haben die vorliegenden Erfinder herausgefunden, dass zur Herstel lung von S-PPVs bei tiefen Temperaturen zwischen etwa -60 °C und etwa -50 °C unter anschließendem Erwärmenlassen auf Raumtemperatur gearbeitet werden sollte. Auf diese Weise konnten nach nur 5 h Reaktionszeit Ausbeuten an S-PPVs von über 50 % bzw. über 90 % erzielt werden. Darüber hinaus konnten die Erfinder überraschender- weise zeigen, dass bei noch tieferen Temperaturen nahezu keine Polymere erhalten werden konnten, wie im späteren experimentellen Teil unter "Allgemeine Vorgangs weise C" beschrieben wird. For the production of PPVs and O-PPVs 2 nd Ed., Zhigang Rick Li (eds.), CRC Press, for example, in "Organic Light-Emitting Materials and Devices" (2015), for various types of Gilch Reaction temperatures disclosed between about 60 ° C and about 220 ° C in order to achieve the highest possible turnovers. In diametrical contrast, the present inventors have found that the preparation of S-PPVs should be carried out at low temperatures between about -60 ° C and about -50 ° C with subsequent heating to room temperature. In this way, yields of S-PPVs of more than 50% and over 90% could be achieved after only 5 h reaction time. In addition, the inventors have surprisingly been able to show that almost no polymers are obtained at even lower temperatures could be, as described in the later experimental part under "General procedure wise C".
Diese Reaktionstemperatur stellt somit auch eine Auswahl aus der in US 5.817.430 A offenbarten Bandbreite zwischen -78 °C und 150 °C, wie eingangs erwähnt, dar, wobei in den dortigen praktischen Beispielen zur Herstellung von O-PPVs ausschließlich bei Raumtemperatur gearbeitet wurde und nur im einzigen Vergleichsbeispiel ohne Zusatz eines Reglers polymerisiert wurde. Das Ergebnis dieser Polymerisation ohne Regler und bei Raumtemperatur war jedoch ein Polymer, das "in typischen organischen Lö- sungsmitteln unlöslich" war. Im Gegensatz dazu erhielten die Erfinder bei ihren Poly merisationsreaktionen zwischen etwa -60 °C und -55 °C oder -50 °C S-PPV-Polymere, die allesamt in gängigen organischen Lösungsmitteln löslich waren. This reaction temperature thus also constitutes a selection from the range disclosed in US Pat. No. 5,817,430 A between -78.degree. C. and 150.degree. C., as mentioned at the outset, wherein the practical examples for the preparation of O-PPVs were operated exclusively at room temperature and polymerized only in the single comparative example without addition of a regulator. However, the result of this no-controller polymerization at room temperature was a polymer that was "insoluble in typical organic solvents." In contrast, the inventors obtained in their poly merisationsreaktionen between about -60 ° C and -55 ° C or -50 ° C S-PPV polymers, all of which were soluble in common organic solvents.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verwendung der nach dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt hergestellten 2,5-Di(alkylthio)-a,a'- dibrom-p-xylole (3) zur Herstellung von Polymeren werden die zunächst erhaltenen Alkylthio-substituierten S-PPVs (4) in der Folge zu Alkylsulfon-substituierten Polyme ren (SO2-PPVS) (5) oxidiert: In particularly preferred embodiments of the inventive use of the 2,5-di (alkylthio) -a, a'-dibromo-p-xylenes (3) prepared by the process according to the first aspect for the preparation of polymers, the alkylthio-substituted S PPVs (4) subsequently oxidized to alkylsulfone-substituted polymers (SO2-PPVS) (5):
(4) (5) (4) (5)
Die Erfinder sind somit die ersten, denen eine Oxidation von S-PPVs zu SO2-PPVS, d.h. eine Oxidation der zunächst durch Polymerisation der 2,5-Di(alkylthio)-a,a'-di- brom-p-xylole (3) erhaltenen S-PPVs (4) zu SO2-PPVS (5), gelungen ist. Das bisher einzige offenbarte SO2-PPV ist das eingangs erwähnte, von Hubijar et al. hergestellte Poly[2,5-di(2-ethylhexylsulfonyl)phenylen-vinylen] (als SO2-EH-PPV, hierin als Poly mer (4a) bezeichnet), das jedoch aus einem bereits vor der Polymerisation oxidierten Monomer erhalten wurde, dessen anschließende Polymerisation, wie erwähnt, mittels Stille-Kupplung unter Palladium-Katalyse über 24 h erfolgte. The inventors are thus the first to whom an oxidation of S-PPVs to SO 2 PPVS, ie an oxidation of the first by polymerization of 2,5-di (alkylthio) -a, a'-di-bromo-p-xylenes (3 ) obtained S-PPVs (4) to SO2-PPVS (5), succeeded. The only SO2 PPV disclosed to date is the one mentioned in the beginning, by Hubijar et al. prepared Poly [2,5-di (2-ethylhexylsulfonyl) phenylene-vinylene] (referred to as SO2-EH-PPV, herein referred to as polymer (4a)) but obtained from a monomer already oxidized prior to polymerization, its subsequent polymerization , as mentioned, by means of Stille coupling under palladium catalysis over 24 h.
Die Oxidation gemäß vorliegender Erfindung erfolgt hingegen erst nach der Polymeri sation unter Verwendung eines herkömmlichen Oxidationsmittels, wie z.B. H2O2, vor zugsweise jedoch unter Verwendung von Dimethyldioxiran (DMDO), da die Arbeits gruppe der Erfinder bereits in der Vergangenheit gute Erfahrungen mit diesem Oxida- tionsmittel bei der Oxidation anderer Alkylthio-substituierter Polymere gemacht hatte (siehe Glöcklhofer et al., J. New J. Chem. 38, 2229-2232 (2014); Glöcklhofer et al., J. React. Funct. Polym. 86, 16-26 (2015)). Noch bevorzugter wird die Oxidationsreaktion durch einfaches 10-minütiges Rühren einer mit DMDO versetzten Lösung des S-PPVs (4) in einem geeigneten Lösungsmittel, z.B. Chloroform, bei Raumtemperatur durch- geführt. The oxidation of the present invention, however, takes place only after the polymerization using a conventional oxidizing agent, such as. H2O2, but preferably using dimethyldioxirane (DMDO), since the working group of the inventors had already had good experience with this oxidizing agent in the oxidation of other alkylthio-substituted polymers in the past (see Glöcklhofer et al., J. New J. Chem. 38, 2229-2232 (2014); Glöcklhofer et al., J. React., Funct Polym., 86, 16-26 (2015)). More preferably, the oxidation reaction is carried out by simply stirring a DMDO-added solution of the S-PPV (4) in a suitable solvent, e.g. Chloroform, carried out at room temperature.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung auch die Produkte der obi gen Polymerisationsreaktion, d.h. erfindungsgemäß hergestellte Alkylthio-substituierte Poly(p-phenylen-vinylen)-Polymere (S-PPVs) der Formel (4), insbesondere eines der folgenden Polymere: In a further aspect, the present invention also relates to the products of the above polymerization reaction, i. Alkylthio-substituted poly (p-phenylene-vinylene) polymers (S-PPVs) of the formula (4) prepared according to the invention, in particular one of the following polymers:
Poly[2,5-di(2-ethylhexylthio)phenylen-vinylen] (4a), Poly [2,5-di (2-ethylhexylthio) phenylene-vinylene] (4a),
Poly[2,5-di(3,7-dimethyloctylthio)phenylen-vinylen] (4b), Poly [2,5-di (3,7-dimethyloctylthio) phenylene-vinylene] (4b),
Poly[2,5-di(hexylthio)phenylen-vinylen] (4c), Poly [2,5-di (hexylthio) phenylene-vinylene] (4c),
Poly[2,5-di(dodecylthio)phenylen-vinylen] (4d), Poly [2,5-di (dodecylthio) phenylene-vinylene] (4d),
Poly[2-(2-ethylhexylthio)-5-methylthiophenylen-vinylen] (4e), Poly [2- (2-ethylhexylthio) -5-methylthiophenylenevinylene] (4e),
Poly[2-(3,7-dimethyloctylthio)-5-methylthiophenylen-vinylen] (4f), Poly [2- (3,7-dimethyloctylthio) -5-methylthiophenylenevinylene] (4f),
Poly[2-hexylthio-5-methylthiophenylen-vinylen] (4g) und Poly [2-hexylthio-5-methylthiophenylenevinylene] (4g) and
Poly[2-dodecylthio-5-methylthiophenylen-vinylen] (4h). In noch einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung auch die Produkte der obigen Oxidationsreaktion, d.h. erfindungsgemäß hergestellte Alkylsulfonyl-substi- tuierte Poly(p-phenylen-vinylen)-Polymere (SO2-PPVS) der Formel (5). Insbesondere betrifft die Erfindung eines der folgenden Polymere: Poly [2-dodecylthio-5-methylthiophenylenevinylene] (4h). In a still further aspect, the present invention also relates to the products of the above oxidation reaction, ie alkylsulfonyl-substituted poly (p-phenylene-vinylene) -polymers (SO 2 -PSVS) of the formula (5) prepared according to the invention. In particular, the invention relates to one of the following polymers:
Poly[2,5-di(2-ethylhexylsulfonyl)phenylen-vinylen] (5a) mit einem zahlenmittleren Mole kulargewicht Mn > 30.000 Da, Poly [2,5-di (2-ethylhexylsulfonyl) phenylene-vinylene] (5a) having a number-average molecular weight M n > 30,000 Da,
Poly[2,5-di(3,7-dimethyloctylsulfonyl)phenylen-vinylen] (5b), Poly [2,5-di (3,7-dimethyloctylsulfonyl) phenylene-vinylene] (5b),
Poly[2,5-di(hexylsulfonyl)phenylen-vinylen] (5c), Poly [2,5-di (hexylsulfonyl) phenylene-vinylene] (5c),
Poly[2,5-di(dodecylsulfonyl)phenylen-vinylen] (5d), Poly [2,5-di (dodecylsulfonyl) phenylene-vinylene] (5d),
Poly[2-(2-ethylhexylsulfonyl)-5-methylsulfonylphenylen-vinylen] (5e), Poly [2- (2-ethylhexylsulfonyl) -5-methylsulfonylphenylene-vinylene] (5e),
Poly[2-(3,7-dimethyloctylsulfonyl)-5-methylsulfonylphenylen-vinylen] (5f), Poly [2- (3,7-dimethyloctylsulfonyl) -5-methylsulfonylphenylene-vinylene] (5f),
Poly[2-hexylsulfonyl-5-methylsulfonylphenylen-vinylen] (5g) und Poly [2-hexylsulfonyl-5-methylsulfonylphenylene-vinylene] (5g) and
Poly[2-dodecylsulfonyl-5-methylsulfonylphenylen-vinylen] (5h). Und in einem letzten Aspekt betrifft die Erfindung mehrere neue, von den Erfindern erstmalig hergestellte und charakterisierte 2,5-Di(alkylthio)-a,a'-dibrom-p-xylol-Mono- mere der Formel (3), nämlich jene, worin R und R' jeweils unabhängig so aus gesättig ten, linearen, verzweigten oder zyklischen Ci-C2o-Alkylresten ausgewählt sind, dass sie die folgende chemische Verbindung ergeben: Poly [2-dodecylsulfonyl-5-methylsulfonylphenylene-vinylene] (5h). And in a final aspect, the invention relates to a number of novel 2,5-di (alkylthio) -a, a'-dibromo-p-xylene monomers of the formula (3) prepared and characterized by the inventors for the first time, namely those wherein R and R 'are each independently selected from saturated, linear, branched or cyclic C 1 -C 20 -alkyl radicals to give the following chemical compound:
2,5-Di(2-ethylhexylthio)-a,a'-dibrom-p-xylol (3a): 2,5-di (2-ethylhexylthio) -a, α'-dibromo-p-xylene (3a):
; oder ,5-Di(3,7-dimethyloctylthio)-a,a'-dibrom-p-xylol (3b): ; or , 5-Di (3,7-dimethyloctylthio) -a, a'-dibromo-p-xylene (3b):
,5-Di(hexylthio)-a,a'-dibrom-p-xylol (3c): , 5-Di (hexylthio) -a, a'-dibromo-p-xylene (3c):
,5-Di(dodecylthio)-a,a'-dibrom-p-xylol (3d), 5-Di (dodecylthio) -a, a'-dibromo-p-xylene (3d)
; oder -(2-Ethylhexylthio)-5-methylthio-a,a'-dibrom-p-xylol (3e): ; or - (2-ethylhexylthio) -5-methylthio-a, a'-dibromo-p-xylene (3e):
(3e) ; oder-(3,7-Dimethyloctylthio)-5-methylthio-a,a'-dibrom-p-xylol (3f): (3e); or (3,7-Dimethyloctylthio) -5-methylthio-a, a'-dibromo-p-xylene (3f):
-Hexylthio-5-methylthio-a,a'-dibrom-p-xylol (3g) : -Hexylthio-5-methylthio-a, a'-dibromo-p-xylene (3g):
2-Dodecylthio-5-methylthio-a,a'-dibrom-p-xylol (3h): 2-Dodecylthio-5-methylthio-a, a'-dibromo-p-xylene (3h):
BEISPIELE EXAMPLES
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von illustrativen Beispielen näher beschrieben, die jedoch lediglich als exemplarisch und nicht als Einschränkung des in den beiliegenden Ansprüchen definierten Schutzbereichs anzusehen sind. The present invention will now be further described by way of illustrative examples, which, however, are to be considered as exemplary only and not as limiting the scope of protection as defined in the appended claims.
Alle Ausgangsprodukte und Reagenzien wurden aus kommerziellen Quellen bezogen und ohne weitere Reinigung direkt eingesetzt, sofern nichts anderes angegeben ist. Die chemischen Namen und Abkürzungen haben die üblichen Bedeutungen, die durchschnittlichen Fachleuten allgemein bekannt sind. All starting materials and reagents were obtained from commercial sources and used directly without further purification, unless otherwise specified. The chemical names and abbreviations have the usual meanings commonly known to average professionals.
Beispiele 1 bis 4, Stufe 1 Examples 1 to 4, stage 1
Herstellung der 1 ,4-Di(alkylthio)benzole (2a) bis (2d) mit identischen Alkylresten Preparation of 1, 4-di (alkylthio) benzenes (2a) to (2d) with identical alkyl radicals
Allgemeine Vorgangsweise zur Herstellung der Verbindungen (2a) bis (2d) General procedure for the preparation of the compounds (2a) to (2d)
1 ,4-Diiodbenzol (990 mg, 3,0 mmol, 1 ,0 Äquiv.), Cul (57 mg, 0,3 mmol, 0,1 Äquiv.) und K3PO4 (2,61 g, 12,3 mmol, 4,1 Äquiv.) wurden in ein 20-ml-Reaktionsfläschchen ein gewogen und mit Argon gespült. Das jeweilige Alkylthiol (6,6 mmol, 2,2 Äquiv.) und 1 ,2-Dimethoxyethan (DME) als Lösungsmittel (15 ml, 0,2 M) wurden im Argonstrom in das Fläschchen gefüllt, wonach dieses dicht verschlossen und unter Rühren in einem Mikrowellenofen auf 180 °C erhitzt wurde. Als 180 °C erreicht waren, was üblicherwei se etwa 15-20 min dauerte, wurde diese Temperatur 2 h lang gehalten. Das Reak tionsgemisch wurde anschließend auf 100 ml Wasser gegossen und dreimal mit CH2CI2 extrahiert (2x 100 ml, 1x 50 ml). Die vereinigten organischen Phasen wurden über Na2S04 getrocknet und im Vakuum eingedampft. Der Rückstand wurde trocken auf eine 40-g-Kieselgelsäule aufgegeben (wobei die jeweilige Verbindung zunächst in CH2CI2 gelöst wurde, 8 g Kieselgel zugesetzt wurden und das Lösungsmittel im Vaku um entfernt wurde) und unter Verwendung von Petrolether (PE) als Eluent mittels Flash-Chromatographie gereinigt. 1,4-diiodobenzene (990 mg, 3.0 mmol, 1.0 equiv.), Cul (57 mg, 0.3 mmol, 0.1 equiv.) And K 3 PO 4 (2.61 g, 12.3 mmol, 4.1 equiv) were weighed into a 20 ml reaction vial and purged with argon. The respective alkyl thiol (6.6 mmol, 2.2 equiv) and 1, 2-dimethoxyethane (DME) as solvent (15 ml, 0.2 M) were charged into the vial in an argon stream, which was then sealed and stirred was heated to 180 ° C in a microwave oven. When 180 ° C was reached, which usually took about 15-20 minutes, this temperature was maintained for 2 hours. The reaction mixture was then poured onto 100 ml of water and extracted three times with CH 2 Cl 2 (2 × 100 ml, 1 × 50 ml). The combined organic phases were dried over Na 2 SO 4 and evaporated in vacuo. The residue was applied dry to a 40 g silica gel column (the respective compound was first dissolved in CH 2 Cl 2, 8 g of silica gel were added and the solvent was removed in vacuo) and using petroleum ether (PE) as the eluent by means of flash chromatography. Purified by chromatography.
Scale-up für die Verbindungen (2a) und (2b): Scale-up for the compounds (2a) and (2b):
Jeweils vier Ansätze wurden wie oben beschrieben im Mikrowellenofen durchgeführt, gemeinsam auf 250 ml Wasser gegossen und dreimal mit CH2CI2 extrahiert (2x 200 ml, 1x 100 ml). Die vereinigten organischen Phasen wurden über Na2S04 getrocknet und im Vakuum eingedampft. Der Rückstand wurde trocken auf eine 90-g-Kieselgel- säule aufgegeben (wobei die jeweilige Verbindung zunächst in CH2CI2 gelöst wurde, 30 g Kieselgel zugesetzt wurden und das Lösungsmittel im Vakuum entfernt wurde) und unter Verwendung von Petrolether (PE) als Eluent mittels Flash-Chromatographie gereinigt. In each case four batches were carried out in the microwave oven as described above, poured together onto 250 ml of water and extracted three times with CH 2 Cl 2 (2 × 200 ml, 1 × 100 ml). The combined organic phases were dried over Na 2 SO 4 and evaporated in vacuo. The residue was applied dry to a 90 g silica gel column (each compound first being dissolved in CH 2 Cl 2, 30 g of silica gel added and the solvent removed in vacuo) and using petroleum ether (PE) as eluent by flash Purified by chromatography.
Beispiel 1, Stufe 1: Herstellung von 1 ,4-Di(2-ethylhexylthio)benzol (2a) Example 1, Step 1: Preparation of 1,4-di (2-ethylhexylthio) benzene (2a)
(1a) (2a) (1a) (2a)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise unter Verwen dung von 2-Ethylhexanthiol (966 mg, 1,15 ml, 6,6 mmol, 2,2 Äquiv.). Die Säulenchro matographie ergab 838 mg (2,29 mmol, 76 %) (2a) als gelbliche Flüssigkeit. Im Scale- up: 3,96 g (10,8 mmol, 90 %).1H-NMR (600 MHz, CDCI3): d = 7,23 (s, 4H), 2,87 (d, J = 6,4 Hz, 4H), 1,58-1,52 (m, 2H), 1,51-1,33 (m, 8H), 1,32-1,22 (m, 8H), 0,91-0,85 (m, 12H) ppm. 13C-NMR (APT) (150 MHz, CDCI3): d = 135,0 (C), 129,7 (CH), 39,0 (CH/CHs), 38,6 (CH2), 32,4 (CH2), 28,9 (CH2), 25,6 (CH2), 23,1 (CH2), 14,2 (CH/CHs), 10,9 (CH/CHs) ppm. The synthesis was carried out according to the general procedure above using 2-ethylhexanethiol (966 mg, 1.15 ml, 6.6 mmol, 2.2 equiv.). Column chromatography revealed 838 mg (2.29 mmol, 76%) (2a) as a yellowish liquid. Scale-up: 3.96 g (10.8 mmol, 90%). 1 H-NMR (600 MHz, CDCl 3): d = 7.23 (s, 4H), 2.87 (d, J = 6.4 Hz, 4H), 1.58-1.52 (m, 2H) , 1.51-1.33 (m, 8H), 1.32-1.22 (m, 8H), 0.91-0.85 (m, 12H) ppm. 13 C-NMR (APT) (150 MHz, CDCl3): d = 135.0 (C), 129.7 (CH), 39.0 (CH / CH's), 38.6 (CH 2), 32.4 (CH 2 ), 28.9 (CH 2 ), 25.6 (CH 2 ), 23.1 (CH 2 ), 14.2 (CH / CHs), 10.9 (CH / CHs) ppm.
Beispiel 2, Stufe 1: Herstellung von 1 ,4-Di(3.7-dimethyloctylthio)benzol (2b) Example 2, Step 1: Preparation of 1,4-di (3.7-dimethyloctylthio) benzene (2b)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise unter Verwen- düng von 3,7-Dimethyloctanthiol (1,15 g, 6,6 mmol, 2,2 Äquiv.). Die Säulenchromato graphie ergab 914 mg (2,16 mmol, 72 %) (2b) als gelbliche Flüssigkeit. Im Scale-up: 4,45 g (10,5 mmol, 88 %).1H-NMR (600 MHz, CDCI3): d = 7,23 (s, 4H), 2,95-2,83 (m, 4H), 1,67-1,42 (m, 8H), 1,32-1,19 (m, 6H), 1,16-1,08 (m, 6H), 0,89 (d, J=6,6 Hz, 6H), 0,86 (d, J= 6,7 Hz, 12H) ppm.13C-NMR (APT) (150 MHz, CDCI3): d = 134,5 (C), 129,7 (CH), 39,3 (CH2), 37,0 (CH2), 36,3 (CH2), 32,4 (CH/CHs), 31 ,9 (CH2), 28,1 (CH/CHs), 24,8 (CH2), 22,8 (CH/CHs), 22,7 (CH/CHs), 19,5 (CH/CHs) ppm. The synthesis was carried out according to the general procedure above using 3,7-dimethyloctanethiol (1.15 g, 6.6 mmol, 2.2 equiv.). Column chromatography gave 914 mg (2.16 mmol, 72%) (2b) as a yellowish liquid. Scale-up: 4.45 g (10.5 mmol, 88%). 1 H-NMR (600 MHz, CDCl 3): d = 7.23 (s, 4H), 2.95-2.83 (m, 4H), 1.67-1.42 (m, 8H), 1, 32-1.19 (m, 6H), 1.16-1.08 (m, 6H), 0.89 (d, J = 6.6 Hz, 6H), 0.86 (d, J = 6, 7 Hz, 12H) ppm. 13 C-NMR (APT) (150 MHz, CDCl3): d = 134.5 (C), 129.7 (CH), 39.3 (CH 2 ), 37.0 (CH 2 ), 36.3 (CH 2 ), 32.4 (CH / CHs), 31, 9 (CH 2 ), 28.1 (CH / CHs), 24.8 (CH 2 ), 22.8 (CH / CHs), 22.7 (CH / CHs), 19.5 (CH / CHs) ppm.
Beispiel 3, Stufe 1 : Herstellung von 1 ,4-Di(hexylthio)benzol (2c) Example 3, Step 1: Preparation of 1,4-di (hexylthio) benzene (2c)
(1a) (2c) (1a) (2c)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise unter Verwen dung von 1 -Hexanthiol (780 mg, 0,94 ml, 6,6 mmol, 2,2 Äquiv.). Die Säulenchromato graphie ergab 661 mg (2,13 mmol, 71 %) (2c) als weißen Feststoff. 1H-NMR (600 MHz, CDCls): d = 7,23 (s, 4H), 2,88 (t, J = 7,4 Hz, 4H), 1 ,62 (quint, J = 7,5 Hz, 4H), 1 ,41 (quint, J= 7,4 Hz, 4H), 1 ,33-1 ,24 (m, 8H), 0,88 (t, J= 6,9 Hz, 6H) ppm. 13C-NMR (APT) (150 MHz, CDCls): d = 134,5 (C), 129,8 (CH), 34,1 (CH2), 31 ,5 (CH2), 29,2 (CH2), 28,6 (CH2), 22,7 (CH2), 14,2 (CHs) ppm. The synthesis was carried out according to the general procedure above using 1-hexanethiol (780 mg, 0.94 ml, 6.6 mmol, 2.2 equiv.). Column chromatography afforded 661 mg (2.13 mmol, 71%) (2c) as a white solid. 1 H-NMR (600 MHz, CDCls): d = 7.23 (s, 4H), 2.88 (t, J = 7.4 Hz, 4H), 1.62 (quint, J = 7.5 Hz , 4H), 1, 41 (quint, J = 7.4Hz, 4H), 1, 33-1, 24 (m, 8H), 0.88 (t, J = 6.9Hz, 6H) ppm. 13 C-NMR (APT) (150 MHz, CDCls): d = 134.5 (C), 129.8 (CH), 34.1 (CH 2 ), 31, 5 (CH 2 ), 29.2 ( CH 2 ), 28.6 (CH 2 ), 22.7 (CH 2 ), 14.2 (CHs) ppm.
Beispiel 4, Stufe 1 : Herstellung von 1 ,4-Di(dodecylthio)benzol (2d) Example 4, Step 1: Preparation of 1,4-di (dodecylthio) benzene (2d)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise unter Verwen dung von 1 -Dodecanthiol (1 ,34 g, 1 ,58 ml, 6,6 mmol, 2,2 Äquiv.). Die Säulenchroma tographie ergab 1 ,15 g (2,37 mmol, 79 %) (2d) als weißen Feststoff. 1 H-NMR (600 MHz, CDCls): d = 7,23 (s, 4H), 2,88 (t, J = 7,4 Hz, 4H), 1 ,62 (quint, J = 7,5 Hz, 4H), 1 ,40 (quint, J= 7,4 Hz, 4H), 1 ,32-1 ,21 (m, 32H), 0,88 (t, J= 7,0 Hz, 6H) ppm. 13C-NMR (APT) (150 MHz, CDCls): d = 134,5 (C), 129,7 (CH), 34,1 (CH2), 32,1 (CH2), 29,80 (CH2), 29,78 (CH2), 29,73 (CH2), 29,65 (CH2), 29,5 (CH2), 29,31 (CH2), 29,27 (CH2), 29,0 (CH2), 22,8 (CH2), 14,3 (CHs) ppm. The synthesis was carried out according to the general procedure above using 1-dodecanethiol (1, 34 g, 1, 58 ml, 6.6 mmol, 2.2 equiv.). Column chromatography revealed 1.15 g (2.37 mmol, 79%) (2d) as a white solid. 1 H-NMR (600 MHz, CDCls): d = 7.23 (s, 4H), 2.88 (t, J = 7.4 Hz, 4H), 1.62 (quint, J = 7.5 Hz , 4H), 1, 40 (quint, J = 7.4Hz, 4H), 1, 32-1, 21 (m, 32H), 0.88 (t, J = 7.0Hz, 6H) ppm. 13 C-NMR (APT) (150 MHz, CDCls): d = 134.5 (C), 129.7 (CH), 34.1 (CH 2 ), 32.1 (CH 2 ), 29.80 (CH 2 ), 29.78 (CH 2 ), 29.73 (CH 2 ), 29.65 (CH 2 ), 29.5 (CH 2 ), 29.31 (CH 2 ), 29.27 (CH 2 ), 29.0 (CH 2 ), 22.8 (CH 2 ), 14.3 (CHs) ppm.
Beispiele 5 bis 8, Stufe 1 Examples 5 to 8, step 1
Herstellung von 1 -lod-4-(methylthio)benzol (1 b) Preparation of 1-ald-4- (methylthio) benzene (1 b)
(1 a) (1 b) (1 a) (1 b)
1 ,4-Diiodbenzol (4,95 g, 15,0 mmol, 1 ,0 Äquiv.) wurde in einen 250 ml Dreihals-Rund- kolben, der mit einem Septum, einem Thermometer und einem Argonballon ausge stattet war, eingewogen. Der Kolben wurde mit Argon gespült, und 150 ml trockener Dimethylether (Et20) wurde zugesetzt, um das Ausgangmaterial zu lösen. Das Reak tionsgemisch wurde gerührt und unter Verwendung eines Kühlbads aus Aceton und flüssigem N2 auf -80 °C abgekühlt. Anschließend wurden 6,6 ml n-BuLi (2,5 M in Hexan, 16,5 mmol, 1 ,1 Aquiv.) langsam zugesetzt, und das Reaktionsgemisch wurde 40 min lang gerührt und dabei langsam auf -65 °C erwärmen gelassen. Danach wurde das Reaktionsgemisch auf -70 °C abgekühlt, und elementarer Schwefel (553 mg, 17,25 mmol, 1 ,15 Äquiv.) wurde auf einmal zugesetzt. Der Reaktionsgemisch wurde erneut 40 min lang gerührt, wonach Methyliodid (4,26 g, 1 ,87 ml, 30,0 mmol, 2,0 Äquiv.) zugesetzt wurde. Das Reaktionsgemisch wurde danach im Kühlbad belassen und über Nacht langsam auf Raumtemperatur erwärmen gelassen. Danach wurden 90 ml einer gesättigten wässrigen NH4CI-Lösung zugesetzt und das Gemisch in einen1,4-Diiodobenzene (4.95 g, 15.0 mmol, 1.0 equiv.) Was weighed into a 250 ml three-necked round bottom flask equipped with a septum, thermometer and argon balloon. The flask was purged with argon and 150 mL of dry dimethyl ether (Et 2 O) was added to dissolve the starting material. The reaction mixture was stirred and cooled to -80 ° C using a cooling bath of acetone and liquid N 2 . Subsequently, 6.6 ml of n-BuLi (2.5 M in hexane, 16.5 mmol, 1.1 equiv.) Was added slowly and the reaction mixture was stirred for 40 minutes while allowing to warm slowly to -65 ° C. Thereafter, the reaction mixture was cooled to -70 ° C, and elemental sulfur (553 mg, 17.25 mmol, 1.15 equiv.) Was added all at once. The reaction mixture was stirred again for 40 minutes after which time methyl iodide (4.26 g, 1.87 mL, 30.0 mmol, 2.0 equiv.) Was added. The reaction mixture was then left in the cooling bath and allowed to warm slowly to room temperature overnight. Thereafter, 90 ml of a saturated aqueous NH 4 Cl solution was added and the mixture into a
Scheidetrichter übertragen. Nach erfolgter Phasentrennung wurde die wässrige Phase dreimal mit Et20 extrahiert (2x 100 ml, 1 x 50 ml). Die vereinigten organischen Phasen wurden mit Wasser und Kochsalzlösung gewaschen, über Na2S04 getrocknet und im Vakuum eingedampft, was 3,31 g (13,2 mmol, 88 %) der rohen Verbindung (1 b) ergab, die danach langsam kristallisierte. 1 H-NMR (400 MHz, CDCI3): d = 7,57 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 6,99 (d, J = 8,6 Hz, 2H), 2,45 (s, 3H) ppm (ohne Signale der Verunreinigungen). 13C-NMR (APT) (100 MHz, CDCI3): d = 138,7 (C), 137,7 (CH), 128,3 (CH), 89,3 (C), 15,8 (CH3) ppm (ohne Signale der Verunreinigungen). Transfer separating funnel. After phase separation, the aqueous phase was extracted three times with Et 2 O (2 × 100 ml, 1 × 50 ml). The combined organic phases were washed with water and brine, dried over Na 2 SO 4 and evaporated in vacuo to give 3.31 g (13.2 mmol, 88%) of the crude compound (1 b), which was then allowed to crystallize slowly. 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3): d = 7.57 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 6.99 (d, J = 8.6 Hz, 2H), 2.45 (s, 3H ) ppm (without impurity signals). 13 C-NMR (APT) (100 MHz, CDCl 3): d = 138.7 (C), 137.7 (CH), 128.3 (CH), 89.3 (C), 15.8 (CH 3) ppm (without impurity signals).
Beispiele 5 bis 8, Stufe 2 Examples 5 to 8, stage 2
Herstellung der 1 ,4-Di(alkylthio)benzole (2e) bis (2h) mit unterschiedlichen Alkylresten Preparation of 1, 4-di (alkylthio) benzenes (2e) to (2h) with different alkyl radicals
Allgemeine Vorgangsweise zur Herstellung der Verbindungen (2e) bis (2h) General Procedure for Preparing Compounds (2e) to (2h)
Rohes 1 -lod-4-(methylthio)benzol (1 b) (750 mg, 3,0 mmol, 1 ,0 Äquiv.), Cul (57 mg, 0,3 mmol, 0,1 Äquiv.) und K3PO4 (2,61 g, 12,3 mmol, 4,1 Äquiv.) wurden in ein 20-ml- Reaktionsfläschchen eingewogen und mit Argon gespült. Das jeweilige Alkylthiol (3,6 mmol, 1 ,2 Äquiv.) und 1 ,2-Dimethoxyethan (DME) als Lösungsmittel (15 ml, 0,2 M) wurden mit Argon gespült und in das Fläschchen gefüllt, wonach dieses dicht ver schlossen und unter Rühren in einem Mikrowellenofen auf 180 °C erhitzt wurde. Als 180 °C erreicht waren, was üblicherweise etwa 15-20 min dauerte, wurde diese Tem peratur 2 h lang gehalten. Das Reaktionsgemisch wurde anschließend auf 100 ml Wasser gegossen und dreimal mit CH2CI2 extrahiert (2x 100 ml, 1x 50 ml). Die verei nigten organischen Phasen wurden über Na2S04 getrocknet und im Vakuum einge dampft. Der Rückstand wurde trocken auf eine 40-g-Kieselgelsäule aufgegeben (wobei die jeweilige Verbindung zunächst in CH2CI2 gelöst wurde, 6 g Kieselgel zuge setzt wurden und das Lösungsmittel im Vakuum entfernt wurde) und unter Verwen dung von Petrolether (PE) als Eluent mittels Flash-Chromatographie gereinigt. Beispiel 5, Stufe 2: Herstellung von 1 -(2-Ethylhexylthio)-4-methylthiobenzol (2e) Crude 1-ald-4- (methylthio) benzene (1b) (750mg, 3.0mmol, 1.0 equiv.), Cul (57mg, 0.3mmol, 0.1 equiv.) And K3PO4 ( 2.61 g, 12.3 mmol, 4.1 equiv) were weighed into a 20 ml reaction vial and purged with argon. The respective alkylthiol (3.6 mmol, 1.2 equiv) and 1,2-dimethoxyethane (DME) as solvent (15 ml, 0.2 M) were purged with argon and filled into the vial, after which it was sealed and heated to 180 ° C with stirring in a microwave oven. When 180 ° C was reached, which usually took about 15-20 minutes, this temperature was maintained for 2 hours. The reaction mixture was then poured into 100 ml of water and extracted three times with CH 2 Cl 2 (2 × 100 ml, 1 × 50 ml). The combined organic phases were dried over Na 2 SO 4 and evaporated in vacuo. The residue was applied dry to a 40 g silica gel column (first dissolving the respective compound in CH 2 Cl 2, adding 6 g of silica gel and removing the solvent in vacuo) and using petroleum ether (PE) as eluent by flash Purified by chromatography. Example 5, Step 2: Preparation of 1- (2-ethylhexylthio) -4-methylthiobenzene (2e)
(1 b) (2e) (1 b) (2e)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise unter Verwen dung von 2-Ethylhexanthiol (527 mg, 0,62 ml, 3,6 mmol, 1 ,2 Äquiv.). Die Säulenchro matographie ergab 643 mg (2,39 mmol, 80 %) (2e) als gelbliche Flüssigkeit. 1H-NMRThe synthesis was carried out according to the general procedure above using 2-ethylhexanethiol (527 mg, 0.62 ml, 3.6 mmol, 1.2 equiv.). Column chromatography revealed 643 mg (2.39 mmol, 80%) (2e) as a yellowish liquid. 1 H-NMR
(600 MHz, CDCls): d = 7,26 (d, J = 8,5 Hz, 2H), 7,17 (d, J = 8,5 Hz, 2H), 2,86 (d, J =(600 MHz, CDCls): d = 7.26 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 7.17 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 2.86 (d, J =
6,4 H, 2H), 2,47 (s, 3H), 1 ,54 (sept, J = 6,3 Hz, 1 H), 1 ,51 -1 ,33 (m, 4H), 1 ,32-1 ,21 (m, 4H), 0,91 -0,85 (m, 6H) ppm. 13C-NMR (APT) (150 MHz, CDCI3) : d = 135,9 (C), 134,3 (C), 130,0 (CH), 127,5 (CH), 39,0 (CH/CHs), 38,8 (CH2), 32,4 (CH2), 28,9 (CH2), 25,6 (CH2), 23,1 (CH2), 16,3 (CH/CHs), 14,2 (CH/CHs), 10,9 (CH/CHs) ppm. 6.4 H, 2H), 2.47 (s, 3H), 1.54 (sept, J = 6.3 Hz, 1H), 1, 51-1, 33 (m, 4H), 1, 32 -1, 21 (m, 4H), 0.91-0.85 (m, 6H) ppm. 13 C-NMR (APT) (150 MHz, CDCl3): d = 135.9 (C), 134.3 (C), 130.0 (CH), 127.5 (CH), 39.0 (CH / CHs), 38.8 (CH 2), 32.4 (CH 2), 28.9 (CH 2), 25.6 (CH 2), 23.1 (CH 2), 16.3 (CH / CHs), 14.2 (CH / CHs), 10.9 (CH / CHs) ppm.
Beispiel 6, Stufe 2: Herstellung von 1 -(3,7-Dimethyloctylthio)-4-methylthiobenzol (20 Example 6, Step 2: Preparation of 1- (3,7-dimethyloctylthio) -4-methylthiobenzene (20
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise unter Verwen- düng von 3,7-Dimethyloctanthiol (628 mg, 3,6 mmol, 1 ,2 Äquiv.). Die Säulenchroma tographie ergab 704 mg (2,37 mmol, 79 %) (2f) als gelbliche Flüssigkeit. 1H-NMR (600 MHz, CDCI3) : d = 7,26 (d, J = 8,5 Hz, 2H), 7,18 (d, J = 8,5 Hz, 2H), 2,95-2,82 (m, 2H), 2,47 (s, 3H), 1 ,66-1 ,40 (m, 4H), 1 ,32-1 ,18 (m, 3H), 1 ,16-1 ,07 (m, 3H), 0,88 (d, J = 6,6 Hz, 3H), 0,86 (d, J = 6,6 Hz, 6H) ppm. 13C-NMR (APT) (150 MHz, CDCI3) : d = 136,2 (C), 133,6 (C), 130,1 (CH), 127,4 (CH), 39,3 (CH2), 37,0 (CH2), 36,4 (CH2), 32,3 (CH/CHs), 32,2 (CH2), 28,1 (CH/CHs), 24,8 (CH2), 22,8 (CH/CHs), 22,7 (CH/CHs), 19,5 (CH/CHs), 16,3 (CH/CHs) ppm. The synthesis was carried out according to the general procedure above using 3,7-dimethyloctanethiol (628 mg, 3.6 mmol, 1.2 equiv.). Column chromatography revealed 704 mg (2.37 mmol, 79%) (2f) as a yellowish liquid. 1 H-NMR (600 MHz, CDCl 3): d = 7.26 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 7.18 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 2.95-2 , 82 (m, 2H), 2.47 (s, 3H), 1, 66-1, 40 (m, 4H), 1, 32-1, 18 (m, 3H), 1, 16-1, 07 (m, 3H), 0.88 (d, J = 6.6Hz, 3H), 0.86 (d, J = 6.6Hz, 6H) ppm. 13 C-NMR (APT) (150 MHz, CDCl3): d = 136.2 (C), 133.6 (C), 130.1 (CH), 127.4 (CH), 39.3 (CH2) , 37.0 (CH 2), 36.4 (CH 2), 32.3 (CH / CHs), 32.2 (CH 2), 28.1 (CH / CHs), 24.8 (CH 2), 22.8 (CH / CHs), 22.7 (CH / CHs), 19.5 (CH / CHs), 16.3 (CH / CHs) ppm.
Beispiel 7, Stufe 2: Herstellung von 1 -Hexylthio-4-methylthiobenzol (2q) Example 7, Step 2: Preparation of 1-hexylthio-4-methylthiobenzene (2q)
(1 b) (2g) (1 b) (2g)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise unter Verwen dung von 1 -Hexanthiol (426 mg, 0,51 ml, 3,6 mmol, 1 ,2 Äquiv.). Die Säulenchromato graphie ergab 568 mg (2,36 mmol, 79 %) (2g) als weißen Feststoff. 1H-NMR (600 MHz,The synthesis was carried out according to the general procedure above using 1-hexanethiol (426 mg, 0.51 ml, 3.6 mmol, 1.2 equiv.). Column chromatography gave 568 mg (2.36 mmol, 79%) (2 g) as a white solid. 1 H-NMR (600 MHz,
CDCls): d = 7,26 (d, J = 8,5 Hz, 2H), 7,18 (d, J = 8,5 Hz, 2H), 2,87 (t, J = 7,3 Hz, 2H),CDCls): d = 7.26 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 7.18 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 2.87 (t, J = 7.3 Hz, 2H),
2,47 (s, 3H), 1 ,61 (quint, J = 7,5 Hz, 2H), 1 ,40 (quint, J = 7,4 Hz, 2H), 1 ,33-1 ,24 (m, 4H), 0,88 (t, J = 7,0 Hz, 3H) ppm. 13C-NMR (APT) (150 MHz, CDCI3) : d = 136,2 (C), 133,6 (C), 130,2 (CH), 127,4 (CH), 34,3 (CH2), 31 ,5 (CH2), 29,3 (CH2), 28,6 (CH2), 22,7 (CH2), 16,3 (CHs), 14,2 (CHs) ppm. Beispiel 8, Stufe 2: Herstellung von 1 -Dodecylthio-4-methylthiobenzol (2h) 2.47 (s, 3H), 1, 61 (quint, J = 7.5Hz, 2H), 1.40 (quint, J = 7.4Hz, 2H), 1, 33-1, 24 (m , 4H), 0.88 (t, J = 7.0 Hz, 3H) ppm. 13 C-NMR (APT) (150 MHz, CDCl3): d = 136.2 (C), 133.6 (C), 130.2 (CH), 127.4 (CH), 34.3 (CH2) , 31, 5 (CH2), 29.3 (CH2), 28.6 (CH2), 22.7 (CH2), 16.3 (CHs), 14.2 (CHs) ppm. Example 8, Step 2: Preparation of 1-dodecylthio-4-methylthiobenzene (2h)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise unter Verwen dung von 1 -Dodecanthiol (729 mg, 0,86 ml, 3,6 mmol, 1 ,2 Äquiv.). Die Säulenchroma tographie ergab 759 mg (2,34 mmol, 78 %) (2h) als weißen Feststoff. 1 H-NMR (600 MHz, CDCI3) : d = 7,26 (d, J = 8,5 Hz, 2H), 7,18 (d, J = 8,5 Hz, 2H), 2,87 (t, J = 7,4 Hz, 2H), 2,47 (s, 3H), 1 ,61 (quint, J = 7,5 Hz, 2H), 1 ,39 (quint, J = 7,3 Hz, 2H), 1 ,32-1 ,21 (m, 16H), 0,88 (t, J = 7,2 Hz, 3H) ppm. 13C-NMR (APT) (150 MHz, CDCls): d = 136,2 (C), 133,6 (C), 130,2 (CH), 127,4 (CH), 34,3 (CH2), 32,1 (CH2), 29,79 (CH2), 29,78 (CH2), 29,73 (CH2), 29,65 (CH2), 29,5 (CH2), 29,31 (CH2), 29,30 (CH2), 28,9 (CH2), 22,8 (CH2), 16,3 (CHs), 14,3 (CHs) ppm. The synthesis was carried out according to the general procedure above using 1-dodecanethiol (729 mg, 0.86 ml, 3.6 mmol, 1.2 equiv.). Column chromatography revealed 759 mg (2.34 mmol, 78%) (2 h) as a white solid. 1 H-NMR (600 MHz, CDCl 3): d = 7.26 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 7.18 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 2.87 (t , J = 7.4 Hz, 2H), 2.47 (s, 3H), 1, 61 (quint, J = 7.5Hz, 2H), 1, 39 (quint, J = 7.3Hz, 2H), 1, 32-1, 21 (m, 16H), 0.88 (t, J = 7.2 Hz, 3H) ppm. 13 C-NMR (APT) (150 MHz, CDCls): d = 136.2 (C), 133.6 (C), 130.2 (CH), 127.4 (CH), 34.3 (CH 2 ), 32.1 (CH 2 ), 29.79 (CH 2 ), 29.78 (CH 2 ), 29.73 (CH 2 ), 29.65 (CH 2 ), 29.5 (CH 2 ), 29.31 (CH 2 ), 29.30 (CH 2 ), 28.9 (CH 2 ), 22.8 (CH 2 ), 16.3 (CHs), 14.3 (CHs) ppm.
Beispiele 1 bis 4, Stufe 2; Beispiele 5 bis 8, Stufe 3 Examples 1 to 4, step 2; Examples 5 to 8, step 3
Herstellung der 2,5-Di(alkylthio)-a,a'-dibrom-p-xylole (3a) bis (3h) Preparation of 2,5-di (alkylthio) -a, a'-dibromo-p-xylenes (3a) to (3h)
Allgemeine Vorgangsweise zur Herstellung der Verbindungen (3a) bis (3c) und (3e) bis (3h) General Procedure for Preparing Compounds (3a) to (3c) and (3e) to (3h)
Das jeweilige 1 ,4-Di(alkylthio)benzol (2) (2,0 mmol, 1 ,0 Äquiv.) und Paraformaldehyd (PFA) (240 mg, 8,0 mmol, 4,0 Äquiv.) wurden in einen mit einem Thermometer und einem Rückflusskühler mit Trockenrohr (CaCI2) ausgestatteten 25-ml-Dreihals-Rund- kolben eingewogen. Danach wurden 10 ml Ameisensäure und 2,8 ml HBr (30%ig in Essigsäure) zugesetzt, und das Reaktionsgemisch wurde auf 70 °C erhitzt. Nach 1 h, 2 h und 3 h Reaktionszeit wurden jeweils weiteres PFA (240 mg, 8,0 mmol, 4,0 Äquiv.) und 2,8 ml HBr (30%ig in Essigsäure) zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde über Nacht bei 70 °C gerührt und anschließend auf Raumtemperatur abkühlen gelassen, um für vollständige Ausfällung des Produkts zu sorgen. Der Niederschlag wurde abfil triert, mit einer kleinen Menge Methanol gewaschen und im Vakuum getrocknet. Der erhaltene Feststoff wurde aus Acetonitril umkristallisiert (wobei Rühren die Kristallisa tion erleichtert), abfiltriert und mit einer kleinen Menge Acetonitril gewaschen. Scale-up für die Verbindungen (3a) und (3b): The respective 1,4-di (alkylthio) benzene (2) (2.0 mmol, 1.0 equiv.) And paraformaldehyde (PFA) (240 mg, 8.0 mmol, 4.0 equiv.) Were added to a Weighed out a 25 ml three-necked round-bottomed flask with a thermometer and a reflux condenser with drying tube (CaCl 2 ). Thereafter, 10 ml of formic acid and 2.8 ml of HBr (30% in acetic acid) were added, and the reaction mixture was heated to 70 ° C. After 1 h, 2 h and 3 h of reaction time, each additional PFA (240 mg, 8.0 mmol, 4.0 equiv.) And 2.8 ml of HBr (30% in acetic acid) were added. The reaction mixture was stirred at 70 ° C overnight and then allowed to cool to room temperature to provide complete precipitation of the product. The precipitate was filtered off, washed with a small amount of methanol and dried in vacuo. The resulting solid was recrystallized from acetonitrile (with stirring to facilitate crystallization), filtered off and washed with a small amount of acetonitrile. Scale-up for the compounds (3a) and (3b):
Die Reaktionen wurden wie oben beschrieben, allerdings mit 10,0 mmol 1 ,4-Di(alkyl- thio)benzol (2) und entsprechend größeren Mengen an Reagenzien und Lösungsmit teln durchgeführt. The reactions were carried out as described above, but with 10.0 mmol of 1, 4-di (alkylthio) benzene (2) and correspondingly larger amounts of reagents and Lösungsmit stuff done.
Beispiel 1 , Stufe 2: Herstellung von 1.4-Di(2-ethylhexylthio)-a,a'-dibromxylol (3a) Example 1, Step 2: Preparation of 1,4-di (2-ethylhexylthio) -a, a'-dibromoxylol (3a)
(2a) (3a) (2a) (3a)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise unter Verwen dung von 1 ,4-Di(2-ethylhexylthio)benzol (2a) (733 mg, 2,0 mmol, 1 ,0 Äquiv.). als Aus- gangsprodukt. Die Umkristallisation ergab 780 mg (1 ,41 mmol, 71 %) (3a) als creme farbenen Feststoff. Im Scale-up: 3,89 g (7,04 mmol, 70 %). 1H-NMR (600 MHz, CDC ): d = 7,36 (s, 2H), 4,64 (s, 4H), 2,93 (d, J = 6,2 Hz, 4H), 1 ,59 (sept, J = 6,3 Hz, 2H), 1 ,54-1 ,36 (m, 8H), 1 ,34-1 ,24 (m, 8H), 0,92-0,88 (m, 12H) ppm. 13C-NMR (APT) (150 MHz, CDCI3): d = 138,3 (C), 135,7 (C), 131 ,9 (CH), 39,1 (CH/CHs), 38,9 (CH2), 32,5 (CH2), 31 ,4 (CH2), 28,9 (CH2), 25,8 (CH2), 23,1 (CH2), 14,3 (CH/CHs), 11 ,0 (CH/CHs) ppm. The synthesis was carried out according to the general procedure above using 1, 4-di (2-ethylhexylthio) benzene (2a) (733 mg, 2.0 mmol, 1 equiv.). as a starting product. Recrystallization gave 780 mg (1.41 mmol, 71%) (3a) as a cream solid. Scale-up: 3.89 g (7.04 mmol, 70%). 1 H-NMR (600 MHz, CDC): d = 7.36 (s, 2H), 4.64 (s, 4H), 2.93 (d, J = 6.2 Hz, 4H), 1.59 (sept, J = 6.3Hz, 2H), 1, 54-1, 36 (m, 8H), 1, 34-1, 24 (m, 8H), 0.92-0.88 (m, 12H ) ppm. 13 C-NMR (APT) (150 MHz, CDCl3): d = 138.3 (C), 135.7 (C), 131, 9 (CH), 39.1 (CH / CHs), 38.9 ( CH 2 ), 32.5 (CH 2 ), 31, 4 (CH 2 ), 28.9 (CH 2 ), 25.8 (CH 2 ), 23.1 (CH 2 ), 14.3 (CH / CHs), 11, 0 (CH / CHs) ppm.
Beispiel 2, Stufe 2: Herstellung von 1.4-Di(3.7-dimethyloctylthio)-a,a'-dibromxylol (3b) Example 2, Step 2: Preparation of 1,4-di (3.7-dimethyloctylthio) -a, a'-dibromoxylol (3b)
(2b) (3b) (2b) (3b)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise unter Verwen dung von 1 ,4-Di(3,7-dimethyloctylthio)benzol (2b) (846 mg, 2,0 mmol, 1 ,0 Äquiv.). als Ausgangsprodukt. Die Umkristallisation ergab 793 mg (1 ,30 mmol, 65 %) (3b) als cremefarbenen Feststoff. Im Scale-up: 4,75 g (7,81 mmol, 78 %). 1H-NMR (600 MHz, CDCls): d = 7,36 (s, 2H), 4,63 (s, 4H), 3,02-2,90 (m, 4H), 1 ,71 -1 ,56 (m, 4H), 1 ,54-1 ,45 (m, 4H), 1 ,33-1 ,20 (m, 6H), 1 ,18-1 ,09 (m, 6H), 0,91 (d, J= 6,5 Hz, 6H), 0,86 (d, J= 6,6 Hz, 12H) ppm. 13C-NMR (APT) (150 MHz, CDCls): d = 138,3 (C), 135,2 (C), 131 ,8 (CH), 39,3 (CH2), 37,0 (CH2), 36,2 (CH2), 32,4 (CH/CHs), 32,2 (CH2), 31 ,3 (CH2), 28,1The synthesis was carried out according to the general procedure above using 1, 4-di (3,7-dimethyloctylthio) benzene (2b) (846 mg, 2.0 mmol, 1 equiv.). as starting product. Recrystallization gave 793 mg (1.30 mmol, 65%) (3b) as an off-white solid. Scale-up: 4.75 g (7.81 mmol, 78%). 1 H-NMR (600 MHz, CDCls): d = 7.36 (s, 2H), 4.63 (s, 4H), 3.02-2.90 (m, 4H), 1, 71-1, 56 (m, 4H), 1, 54-1, 45 (m, 4H), 1, 33-1, 20 (m, 6H), 1, 18-1, 09 (m, 6H), 0.91 ( d, J = 6.5 Hz, 6H), 0.86 (d, J = 6.6 Hz, 12H) ppm. 13 C-NMR (APT) (150 MHz, CDCl 3): d = 138.3 (C), 135.2 (C), 131, 8 (CH), 39.3 (CH 2 ), 37.0 (CH 2 ), 36.2 (CH 2 ), 32.4 (CH / CHs), 32.2 (CH 2 ), 31, 3 (CH 2 ), 28.1
(CH/CHs), 24,8 (CH2), 22,9 (CH/CHs), 22,8 (CH/CHs), 19,5 (CH/CHs) ppm. (CH / CHs), 24.8 (CH 2 ), 22.9 (CH / CHs), 22.8 (CH / CHs), 19.5 (CH / CHs) ppm.
Beispiel 3, Stufe 2: Herstellung von 1.4-Di(hexylthio)-a,a'-dibromxylol (3c) Example 3, Step 2: Preparation of 1,4-di (hexylthio) -a, a'-dibromoxylol (3c)
(2c) (3c) (2c) (3c)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise unter Verwen dung von 1 ,4-Di(hexylthio)benzol (2c) (621 mg, 2,0 mmol, 1 ,0 Äquiv.). als Ausgangs- produkt. Die Umkristallisation ergab 618 mg (1 ,24 mmol, 62 %) (3c) als weißen Fest stoff. 1H-NMR (600 MHz, CDCls): d = 7,35 (s, 2H), 4,63 (s, 4H), 2,95 (t, J = 7,4 Hz, 4H), 1 ,66 (quint, J = 7,5 Hz, 4H), 1 ,44 (quint, J = 7,4 Hz, 4H), 1 ,35-1 ,26 (m, 8H), 0,89 (t, J = 7,0 Hz, 6H) ppm. 13C-NMR (APT) (150 MHz, CDCls): d = 138,3 (C), 135,2 (C), 131 ,9 (CH), 34,4 (CH2), 31 ,5 (CH2), 31 ,3 (CH2), 29,1 (CH2), 28,7 (CH2), 22,7 (CH2), 14,2 (CH3) ppm. The synthesis was carried out according to the general procedure above using 1, 4-di (hexylthio) benzene (2c) (621 mg, 2.0 mmol, 1 equiv.). as a starting product. Recrystallization gave 618 mg (1.24 mmol, 62%) (3c) as a white solid. 1 H-NMR (600 MHz, CDCls): d = 7.35 (s, 2H), 4.63 (s, 4H), 2.95 (t, J = 7.4 Hz, 4H), 1.66 (quint, J = 7.5Hz, 4H), 1.44 (quint, J = 7.4Hz, 4H), 1.35-1.26 (m, 8H), 0.89 (t, J = 7.0 Hz, 6H) ppm. 13 C-NMR (APT) (150 MHz, CDCls): d = 138.3 (C), 135.2 (C), 131, 9 (CH), 34.4 (CH 2 ), 31.5 (CH 2 ), 31, 3 (CH 2 ), 29.1 (CH 2 ), 28.7 (CH 2 ), 22.7 (CH 2 ), 14.2 (CH 3) ppm.
Beispiel 4, Stufe 2: Herstellung von 1 .4-Di(dodecylthio)-a.g'-dibromxylol (3cl) Example 4, Step 2: Preparation of 1, 4-di (dodecylthio) -a.g'-dibromoxylol (3cl)
1 ,4-Di(dodecylthio)benzol (2d) (1 ,20 g, 2,5 mmol, 1 ,0 Aquiv.) und Paraformaldehyd (PFA) (450 mg, 15,0 mmol, 6,0 equiv) wurden in ein 20-ml-Reaktionsfläschchen eingewogen. Trifluoressigsäure (2,5 ml, 0,1 M), Trifluoressisäureanhydrid (0,5 ml) und 1 ,75 ml HBr (30%ig in Essigsäure) wurden zugesetzt, das Fläschchen wurde dicht verschlossen, der Inhalt gerührt und 24 h lang auf 80 °C erhitzt. Das Reaktionsgemisch wurden anschließend auf Raumtemperatur abkühlen gelassen, wobei sich ein Nieder schlag bildete, der abfiltriert und mit Wasser und Methanol gewaschen wurde. Der so erhaltene Feststoff wurde durch Umkristallisation aus Acetonitril gereinigt, was 838 mg (1 ,26 mmol, 50 %) (3d) als weißen Feststoff ergab. 1 H-NMR (600 MHz, CDCI3): d = 7,35 (s, 2H), 4,63 (s, 4H), 2,95 (t, J = 7,4 Hz, 4H), 1 ,66 (quint, J = 7,5 Hz, 4H), 1 ,43 (quint, J = 7,3 Hz, 4H), 1 ,33-1 ,22 (m, 32H), 0,88 (t, J = 7,0 Hz, 6H) ppm. 13C-NMR1,4-Di (dodecylthio) benzene (2d) (1.20 g, 2.5 mmol, 1.0 equiv.) And paraformaldehyde (PFA) (450 mg, 15.0 mmol, 6.0 equiv weighed in a 20 ml reaction vial. Trifluoroacetic acid (2.5ml, 0.1M), trifluoroacetic anhydride (0.5ml) and 1.75ml HBr (30% in acetic acid) were added, the vial was sealed, the contents stirred and on for 24 hours Heated to 80 ° C. The reaction mixture was then allowed to cool to room temperature, forming a precipitate which was filtered off and washed with water and methanol. The resulting solid was purified by recrystallization from acetonitrile to give 838 mg (1.26 mmol, 50%) (3d) as a white solid. 1 H-NMR (600 MHz, CDCl 3): d = 7.35 (s, 2H), 4.63 (s, 4H), 2.95 (t, J = 7.4 Hz, 4H), 1.66 (quint, J = 7.5Hz, 4H), 1, 43 (quint, J = 7.3Hz, 4H), 1, 33-1, 22 (m, 32H), 0.88 (t, J = 7.0 Hz, 6H) ppm. 13 C-NMR
(APT) (150 MHz, CDCI3): d = 138,3 (C), 135,2 (C), 131 ,9 (CH), 34,4 (CH2), 32,1 (CH2), 31 ,3 (CH2), 29,80 (CH2), 29,79 (CH2), 29,7 (CH2), 29,6 (CH2), 29,5 (CH2), 29,3 (CH2), 29,1 (CH2), 29,0 (CH2), 22,8 (CH2), 14,3 (CHs) ppm. Beispiel 5, Stufe 3: Herstellung von 1 -(2-Ethylhexylthio)-4-methylthio-a,a'-dibromxylol (APT) (150 MHz, CDCl 3): d = 138.3 (C), 135.2 (C), 131, 9 (CH), 34.4 (CH 2), 32.1 (CH 2), 31, 3 (CH 2), 29.80 (CH 2), 29.79 (CH 2), 29.7 (CH 2), 29.6 (CH 2), 29.5 (CH 2), 29.3 (CH 2), 29.1 ( CH2), 29.0 (CH2), 22.8 (CH2), 14.3 (CHs) ppm. Example 5, Step 3: Preparation of 1- (2-ethylhexylthio) -4-methylthio-a, a'-dibromoxylol
(2e) (3e) (2e) (3e)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise unter Verwen- düng von 1 -(2-Ethylhexylthio)-4-methylthiobenzol (2e) (537 mg, 2,0 mmol, 1 ,0 Äquiv.). als Ausgangsprodukt. Die Umkristallisation ergab 498 mg (1 ,10 mmol, 55 %) (3e) als cremefarbenen Feststoff. 1H-NMR (600 MHz, CDCls): d = 7,36 (s, 1 H), 7,27 (s, 1 H), 4,66 (s, 2H), 4,59 (s, 2H), 2,92 (d, J = 6,2 Hz, 2H), 2,52 (s, 3H), 1 ,61 -1 ,36 (m, 5H), 1 ,34-1 ,24 (m, 4H), 0,90 (t, J = 7,4 Hz, 6H) ppm. 13C-NMR (APT) (150 MHz, CDCls): d = 138,7 (C), 136,75 (C), 136,66 (C), 135,0 (C), 132,1 (CH), 129,2 (CH), 39,12 (CH/CHs), 39,11 (CH2), 32,5 (CH2), 31 ,5 (CH2), 31 ,0 (CH2), 28,9 (CH2), 25,7 (CH2), 23,1 (CH2), 16,5 (CH/CHs), 14,2 (CH/CHs), 10,9 (CH/CHs) ppm. The synthesis was carried out according to the general procedure above using 1 - (2-ethylhexylthio) -4-methylthiobenzene (2e) (537 mg, 2.0 mmol, 1 equiv.). as starting product. Recrystallization gave 498 mg (1.10 mmol, 55%) (3e) as a cream solid. 1 H-NMR (600 MHz, CDCls): d = 7.36 (s, 1H), 7.27 (s, 1H), 4.66 (s, 2H), 4.59 (s, 2H) , 2.92 (d, J = 6.2 Hz, 2H), 2.52 (s, 3H), 1, 61-1, 36 (m, 5H), 1, 34-1, 24 (m, 4H ), 0.90 (t, J = 7.4 Hz, 6H) ppm. 13 C-NMR (APT) (150 MHz, CDCls): d = 138.7 (C), 136.75 (C), 136.66 (C), 135.0 (C), 132.1 (CH) , 129.2 (CH), 39.12 (CH / CHs), 39.11 (CH 2 ), 32.5 (CH 2 ), 31, 5 (CH 2 ), 31, 0 (CH 2 ), 28 , 9 (CH 2 ), 25.7 (CH 2 ), 23.1 (CH 2 ), 16.5 (CH / CHs), 14.2 (CH / CHs), 10.9 (CH / CHs) ppm ,
Beispiel 6, Stufe 3: Herstellung von 1 -(3.7-Dimethyloctylthio)-4-methylthio-a,a'-dibrom- xylol (30 Example 6, Step 3: Preparation of 1- (3.7-dimethyloctylthio) -4-methylthio-a, a'-dibromo-xylene (30
(2f) (30 (2f) (30
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise unter Verwen- düng von 1 -(3,7-Dimethyloctylthio)-4-methylthiobenzol (2f) (593 mg, 2,0 mmol, 1 ,0 Äquiv.). als Ausgangsprodukt. Die Umkristallisation ergab 578 mg (1 ,20 mmol, 60 %) (3f) als cremefarbenen Feststoff. 1H-NMR (600 MHz, CDC ): d = 7,35 (s, 1 H), 7,27 (s, 1 H), 4,66 (s, 2H), 4,59 (s, 2H), 3,01 -2,89 (m, 2H), 2,53 (s, 3H), 1 ,70-1 ,44 (m, 4H), 1 ,33- 1 ,19 (m, 3H), 1 ,17-1 ,09 (m, 3H), 0,91 (d, J= 6,6 Hz, 3H), 0,86 (d, J= 6,6 Hz, 6H) ppm. 13C-NMR (APT) (150 MHz, CDCI3): d = 138,8 (C), 136,9 (C), 136,7 (C), 134,3 (C), 132,1 (CH), 129,2 (CH), 39,3 (CH2), 37,0 (CH2), 36,2 (CH2), 32,43 (CH2), 32,39 (CH/CHs), 31 ,4 (CH2), 31 ,0 (CH2), 28,1 (CH/CHs), 24,8 (CH2), 22,9 (CH/CHs), 22,8 (CH/CHs), 19,5 (CH/CHs), 16,5 (CH/CHs) ppm. The synthesis was carried out according to the general procedure above using 1 - (3,7-dimethyloctylthio) -4-methylthiobenzene (2f) (593 mg, 2.0 mmol, 1.0 equiv.). as starting product. Recrystallization gave 578 mg (1.20 mmol, 60%) (3f) as a cream solid. 1 H NMR (600 MHz, CDC): d = 7.35 (s, 1H), 7.27 (s, 1H), 4.66 (s, 2H), 4.59 (s, 2H) , 3.01-2.89 (m, 2H), 2.53 (s, 3H), 1, 70-1, 44 (m, 4H), 1, 33-1, 19 (m, 3H), 1 , 17-1, 09 (m, 3H), 0.91 (d, J = 6.6 Hz, 3H), 0.86 (d, J = 6.6 Hz, 6H) ppm. 13 C-NMR (APT) (150 MHz, CDCl3): d = 138.8 (C), 136.9 (C), 136.7 (C), 134.3 (C), 132.1 (CH) , 129.2 (CH), 39.3 (CH 2), 37.0 (CH 2), 36.2 (CH 2), 32.43 (CH 2), 32.39 (CH / CHs), 31, 4 (CH 2 ), 31, 0 (CH2), 28.1 (CH / CHs), 24.8 (CH2), 22.9 (CH / CHs), 22.8 (CH / CHs), 19.5 (CH / CHs ), 16.5 (CH / CHs) ppm.
Beispiel 7, Stufe 3: Herstellung von 1 -Hexylthio-4-methylthio-a.q'-dibromxylol (3q) Example 7, Step 3: Preparation of 1-Hexylthio-4-methylthio-a.q'-dibromoxylol (3q)
(2g) (3g) (2g) (3g)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise unter Verwen dung von 1 -Hexylthio-4-methylthiobenzol (2g) (481 mg, 2,0 mmol, 1 ,0 Äquiv.). als Aus- gangsprodukt. Die Umkristallisation ergab 538 mg (1 ,26 mmol, 63 %) (3g) als creme farbenen Feststoff. 1H-NMR (600 MHz, CDCls): d = 7,35 (s, 1 H), 7,27 (s, 1 H), 4,66 (s, 2H), 4,59 (s, 2H), 2,94 (t, J = 7,5 Hz, 2H), 2,53 (s, 3H), 1 ,65 (quint, J = 7,5 Hz, 2H), 1 ,44 (quint, J = 7,4 Hz, 2H), 1 ,34-1 ,26 (m, 4H), 0,89 (t, J = 7,0, 3H) ppm. 13C-NMR (APT) (150 MHz, CDCls): d = 138,8 (C), 136,9 (C), 136,7 (C), 134,3 (C), 132,2 (CH), 129,2 (CH), 34,6 (CH2), 31 ,5 (CH2), 31 ,4 (CH2), 31 ,0 (CH2), 29,1 (CH2), 28,6 (CH2),The synthesis was carried out according to the general procedure above using 1-hexylthio-4-methylthiobenzene (2g) (481 mg, 2.0 mmol, 1.0 equiv.). as a starting product. Recrystallization gave 538 mg (1.26 mmol, 63%) (3 g) as a cream solid. 1 H NMR (600 MHz, CDCls): d = 7.35 (s, 1H), 7.27 (s, 1H), 4.66 (s, 2H), 4.59 (s, 2H) , 2.94 (t, J = 7.5Hz, 2H), 2.53 (s, 3H), 1.65 (quint, J = 7.5Hz, 2H), 1.44 (quint, J = 7.4Hz, 2H), 1, 34-1, 26 (m, 4H), 0.89 (t, J = 7.0, 3H) ppm. 13 C-NMR (APT) (150 MHz, CDCls): d = 138.8 (C), 136.9 (C), 136.7 (C), 134.3 (C), 132.2 (CH) , 129.2 (CH), 34.6 (CH 2 ), 31, 5 (CH 2 ), 31, 4 (CH 2 ), 31, 0 (CH 2 ), 29.1 (CH 2 ), 28, 6 (CH 2 ),
22,7 (CH2), 16,5 (CHs), 14,2 (CHs) ppm. 22.7 (CH 2 ), 16.5 (CHs), 14.2 (CHs) ppm.
Beispiel 8, Stufe 3: Herstellung von 1 -Dodecylthio-4-methylthio-a.q'-dibromxylol (3h) Example 8, Step 3: Preparation of 1-dodecylthio-4-methylthio-a.q'-dibromoxylol (3h)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise unter Verwen dung von 1 -Hexylthio-4-methylthiobenzol (2g) (481 mg, 2,0 mmol, 1 ,0 Äquiv.). als Aus gangsmaterial, wobei in diesem Fall jedoch statt auf 70 °C auf 80 °C erhitzt wurde. Die Umkristallisation ergab 721 mg (1 ,41 mmol, 71 %) (3h) als cremefarbenen Feststoff. 1H-NMR (600 MHz, CDCls): d = 7,35 (s, 1 H), 7,27 (s, 1 H), 4,66 (s, 2H), 4,59 (s, 2H), 2,94 (t, J = 7,4 Hz, 2H), 2,53 (s, 3H), 1 ,65 (quint, J = 7,5 Hz, 2H), 1 ,43 (quint, J = 7,5 Hz, 2H), 1 ,33-1 ,22 (m, 16H), 0,88 (t, J = 7,0 Hz, 3H) ppm. 13C-NMR (APT) (150 MHz, CDCls): d = 138,8 (C), 136,9 (C), 136,7 (C), 134,3 (C), 132,2 (CH), 129,2 (CH), 34,6 (CH2), 32,1 (CH2), 31 ,4 (CH2), 31 ,0 (CH2), 29,80 (CH2), 29,78 (CH2), 29,7 (CH2), 29,6 (CH2), 29,5 (CH2), 29,3 (CH2), 29,1 (CH2), 29,0 (CH2), 22,8 (CH2), 16,5 (CHs), 14.3 The synthesis was carried out according to the general procedure above using 1-hexylthio-4-methylthiobenzene (2g) (481 mg, 2.0 mmol, 1.0 equiv.). as starting material, in which case, however, was heated to 80 ° C instead of 70 ° C. Recrystallization gave 721 mg (1.41 mmol, 71%) (3 h) as a cream solid. 1 H NMR (600 MHz, CDCls): d = 7.35 (s, 1H), 7.27 (s, 1H), 4.66 (s, 2H), 4.59 (s, 2H) , 2.94 (t, J = 7.4 Hz, 2H), 2.53 (s, 3H), 1.65 (quint, J = 7.5 Hz, 2H), 1.43 (quint, J = 7.5 Hz, 2H), 1, 33-1, 22 (m, 16H), 0.88 (t, J = 7.0 Hz, 3H) ppm. 13 C-NMR (APT) (150 MHz, CDCls): d = 138.8 (C), 136.9 (C), 136.7 (C), 134.3 (C), 132.2 (CH) , 129.2 (CH), 34.6 (CH 2 ), 32.1 (CH 2 ), 31, 4 (CH 2 ), 31, 0 (CH 2 ), 29.80 (CH 2 ), 29, 78 (CH 2 ), 29.7 (CH 2 ), 29.6 (CH 2 ), 29.5 (CH 2 ), 29.3 (CH 2 ), 29.1 (CH 2 ), 29.0 ( CH 2 ), 22.8 (CH 2 ), 16.5 (CHs), 14.3
(CH3) ppm. (CH3) ppm.
Beispiele 1 bis 4, Stufe 3: Beispiele 5 bis 8, Stufe 4 Examples 1 to 4, Step 3: Examples 5 to 8, Step 4
Herstellung der Poly[2,5-di(alkylthio)phenylen-vinylen]-Polymere (4a) bis (4h) Preparation of poly [2,5-di (alkylthio) phenylene-vinylene] polymers (4a) to (4h)
(3) (4) (3) (4)
Allgemeine Vorgangsweise zur Herstellung der S-PPV-Polymere General procedure for the preparation of the S-PPV polymers
A) Bei Raumtemperatur: A) At room temperature:
Das jeweilige 2,5-Di(alkylthio)-a,a'-dibrom-p-xylol (3) (0,30 mmol, 1 Äquiv.) wurde in einen mit einem Septum und einem Argonballon ausgestatteten 100-ml-Dreihals- Rundkolben eingewogen. Der Kolben wurde mit Argon gespült, und 30 ml entgastes, trockenes THF wurde zugesetzt. Die dabei entstehende Lösung wurde 15 min lang mit Argon durchperlt. In der Zwischenzeit wurden 1 ,5 ml Kalium-tert-butoxid (KO/Bu) (1 ,0 M in THF, 1 ,50 mmol, 5,0 Äquiv.) mit 3 ml trockenem THF verdünnt (um Ausfällung zu verhindern), mit Argon 2 min lang durchperlt und dann auf einmal in den Kolben zuge setzt. Das Reaktionsgemisch wurde 5 h lang bei Raumtemperatur gerührt und an schließend langsam in 150 ml Methanol gegossen um das Produkt auszufällen. Der erhaltene Feststoff wurde abfiltriert und im Vakuum getrocknet, um die Rohausbeute zu bestimmen. Zur Reinigung wurde der Feststoff in einem Soxhlet-Extraktor zunächst mit Methanol (1 h) und dann mit Flexan (1 h) behandelt, um Verunreinigungen zu ent fernen. Schließlich wurde die lösliche Fraktion mit CFICI3 extrahiert und eingedampft, wobei das jeweilige reine Polymer als roter Feststoff zurückblieb. The respective 2,5-di (alkylthio) -a, a'-dibromo-p-xylene (3) (0.30 mmol, 1 equiv) was added to a 100 ml three-necked flask equipped with a septum and an argon balloon. Weighed in a round bottom flask. The flask was purged with argon and 30 ml of degassed, dry THF was added. The resulting solution was sparged with argon for 15 minutes. In the meantime, 1.5 mL of potassium tert-butoxide (KO / Bu) (1.0 M in THF, 1.50 mmol, 5.0 equiv.) Was diluted with 3 mL of dry THF (to precipitate) Prevent) bubbled with argon for 2 min and then added all at once into the flask. The reaction mixture was stirred for 5 hours at room temperature and then slowly poured into 150 ml of methanol to precipitate the product. The resulting solid was filtered off and dried in vacuo to determine the crude yield. For purification, the solid was treated in a Soxhlet extractor first with methanol (1 h) and then with flexan (1 h) to remove impurities. Finally, the soluble fraction was extracted with CFICI3 and evaporated to leave the respective pure polymer as a red solid.
B) Bei -60 °C: B) At -60 ° C:
Die obige Vorgangsweise wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass die Lösung aus Monomer (3) und THF mittels eines Kühlbads aus CHCI3 und flüssigem N2 auf -60 °C abgekühlt wurde, bevor die KO/Bu-Lösung zugesetzt wurde, um die Polymerisation zu starten und das Reaktionsgemisch 3 h lang bei -60 °C bis -55 °C, danach binnen 1 h auf Raumtemperatur erwärmt und dann noch 1 h lang bei Raumtemperatur gerührt wurde. Die Aufarbeitung und Reinigung waren analog zu oben. The above procedure was repeated except that the solution of monomer (3) and THF was cooled to -60 ° C by means of a cooling bath of CHCl 3 and liquid N 2 before the KO / Bu solution was added to allow polymerization and the reaction mixture for 3 hours at -60 ° C to -55 ° C, then heated to room temperature within 1 h and then stirred for a further 1 h at room temperature. The workup and purification were analogous to above.
C) Bei -70 °C: C) At -70 ° C:
Die obige Vorgangsweise B) wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass die Lösung aus Monomer (3) und THF auf -70 °C abgekühlt und das Reaktionsgemisch 3 h lang bei -70 °C gehalten wurde. Nach analoger Aufarbeitung und Reinigung wie oben wur den lediglich geringste Mengen an rotem Feststoff mit Ausbeuten im Bereich von 1 % bis 2 % d. Th. erhalten. The above procedure B) was repeated except that the solution of monomer (3) and THF was cooled to -70 ° C and the reaction mixture was kept at -70 ° C for 3 hours. After analogous work-up and purification as above wur only the smallest amounts of red solid with yields in the range of 1% to 2% d. Th. Received.
Scale-up für die Verbindungen (4a) und (4b): Scale-up for the compounds (4a) and (4b):
Die Reaktionen wurden gemäß der obigen Vorgangsweise B), aber in einem 250-ml- Dreihals-Rundkolben und unter Verwendung von 1 ,0 mmol der Monomere (3) als Aus gangsprodukt und entsprechend größeren Mengen an KO/Bu-Lösung und Lösungs mitteln durchgeführt. Die Monomer-Lösung wurde 30 min lang mit Argon durchperlt, die Ko/Bu-Lösung 4 min lang. Beispiel 1 , Stufe 3: Flerstellunq von Polv[2,5-di(2-ethylhexylthio)phenylen-vinylen1 (4a) The reactions were carried out in accordance with procedure B) above, but in a 250 ml three-necked round-bottom flask and using 1.0 mmol of the monomers (3) as starting material and correspondingly larger amounts of KO / Bu solution and solvents , The monomer solution was bubbled with argon for 30 minutes, the Ko / Bu solution for 4 minutes. Example 1, Step 3: Preparation of Polv [2,5-di (2-ethylhexylthio) phenylene-vinylene 1 (4a)
(3a) (4a) (3a) (4a)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise unter Verwen dung von 2,5-Di(2-ethylhexylthio)-a,a'-dibrom-p-xylol (3a) (166 mg, 0,30 mmol, 1 Äquiv.). als Ausgangsprodukt. Die Ausbeuten waren wie folgt: The synthesis was carried out according to the general procedure above using 2,5-di (2-ethylhexylthio) -α, α'-dibromo-p-xylene (3a) (166 mg, 0.30 mmol, 1 equiv.). as starting product. The yields were as follows:
A) bei Raumtemperatur: Rohausbeute 71 mg (61 %) und Reinausbeute 65 mg (55 %) A) at room temperature: crude yield 71 mg (61%) and pure yield 65 mg (55%)
B) bei -60 °C: Rohausbeute 85 mg (73 %) und Reinausbeute 79 mg (68 %), im Scale- up: Rohausbeute 352 mg (90 %), Reinausbeute 346 mg (89 %), jeweils an rotem Fest stoff (4a) ; B) at -60 ° C: crude yield 85 mg (73%) and pure yield 79 mg (68%), in the scale-up: crude yield 352 mg (90%), pure yield 346 mg (89%), each on red solid (4a);
C) bei -70 °C: Rohausbeute 1 ,1 mg (1 %) an rotem Feststoff, der nicht weiter gereinigt oder charakterisiert wurde. C) at -70 ° C: Crude yield 1, 1 mg (1%) of red solid, which was not further purified or characterized.
Beispiel 2, Stufe 3: Flerstellunq von Polv di(3,7-dimethyloctylthio)phenylen-vinylen1 i4bl Example 2, Step 3: Preparation of Polv di (3,7-dimethyloctylthio) phenylene-vinylene1,44bl
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise unter Verwen- düng von 2,5-Di(3,7-dimethyloctylthio)-a,a'-dibrom-p-xylol (3b) (183 mg, 0,30 mmol, 1 Äquiv.). als Ausgangsprodukt. Die Ausbeuten waren wie folgt: The synthesis was carried out according to the general procedure above using 2,5-di (3,7-dimethyloctylthio) -a, a'-dibromo-p-xylene (3b) (183 mg, 0.30 mmol, 1 equiv .). as starting product. The yields were as follows:
A) bei Raumtemperatur: Rohausbeute 70 mg (52 %) und Reinausbeute 63 mg (47 %) A) at room temperature: crude yield 70 mg (52%) and pure yield 63 mg (47%)
B) bei -60 °C: Rohausbeute 86 mg (64 %) und Reinausbeute 75 mg (56 %), im Scale- up: Rohausbeute 342 mg (77 %), Reinausbeute 299 mg (67 %), jeweils an rotem Fest- Stoff (4b); B) at -60 ° C. Crude yield 86 mg (64%) and pure yield 75 mg (56%), in scale-up: crude yield 342 mg (77%), pure yield 299 mg (67%), in each case on red solid. Cloth (4b);
C) bei -70 °C: Rohausbeute 2,7 mg (2 %) an rotem Feststoff, der nicht weiter gereinigt oder charakterisiert wurde. C) at -70 ° C: crude yield 2.7 mg (2%) of red solid which has not been further purified or characterized.
Beispiel 3, Stufe 3: Herstellung von Polv di(hexylthio)phenylen-vinylen1 (4c) Example 3, Step 3: Preparation of Polv di (hexylthio) phenylene-vinylene1 (4c)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise B) bei -60 °C unter Verwendung von 2,5-Di(hexylthio)-a,a'-dibrom-p-xylol (3c) als Ausgangsprodukt mit Ausbeuten von 62 % (roh) bzw. 19 % (rein). The synthesis was carried out according to the above general procedure B) at -60 ° C using 2,5-di (hexylthio) -a, a'-dibromo-p-xylene (3c) as starting material in yields of 62% (crude) or 19% (in).
Beispiel 4, Stufe 3: Herstellung von Polv[2,5-di(dodecylthio)phenylen-vinylen1 (4d) Example 4, Step 3: Preparation of Polv [2,5-di (dodecylthio) phenylene-vinylene 1 (4d)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise B) bei -60 °C unter Verwendung von 2,5-Di(dodecylthio)-a,a'-dibrom-p-xylol (3d) als Ausgangspro dukt mit Ausbeuten von 60 % (roh) bzw. 17 % (rein). Beispiel 5, Stufe 4: Herstellung von Poly[2-(2-ethylhexylthio)-5-methylthiophenylen- vinylenl (4e) The synthesis was carried out according to the above general procedure B) at -60 ° C using 2,5-di (dodecylthio) -a, a'-dibromo-p-xylene (3d) as starting product with yields of 60% (crude ) or 17% (in). Example 5, Step 4: Preparation of poly [2- (2-ethylhexylthio) -5-methylthiophenylenevinylene (4e)
(3e) (4e) (3e) (4e)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise B) bei -60 °C unter Verwendung von 2-(2-Ethylhexylthio)-5-methylthio-a,a'-dibrom-p-xylol (3e) als Ausgangsprodukt mit Ausbeuten von 67 % (roh) bzw. 4 % (rein). The synthesis was carried out according to the above general procedure B) at -60 ° C using 2- (2-ethylhexylthio) -5-methylthio-a, a'-dibromo-p-xylene (3e) as starting material in yields of 67% (raw) or 4% (pure).
Beispiel 6, Stufe 4: Herstellung von Polyr2-(3,7-dimethyloctylthio)-5-methylthio- phenylen-vinylenl (4f) Example 6, Step 4: Preparation of Polyr2- (3,7-dimethyloctylthio) -5-methylthiophenylene-vinylene (4f)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise B) bei -60 °C unter Verwendung von 2-(3,7-Dimethyloctylthio)-5-methylthio-a,a'-dibrom-p-xylol (3f) als Ausgangsprodukt mit Ausbeuten von 49 % (roh) bzw. 6 % (rein). Beispiel 7, Stufe 4: Herstellung von Poly[2-hexylthio-5-methylthiophenylen-vinylen1 (4q) The synthesis was carried out according to the above general procedure B) at -60 ° C using 2- (3,7-dimethyloctylthio) -5-methylthio-a, a'-dibromo-p-xylene (3f) as starting material in yields of 49% (raw) and 6% (pure). Example 7, Step 4: Preparation of poly [2-hexylthio-5-methylthiophenylene-vinylene 1 (4q)
(3g) (4g) (3g) (4g)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise B) bei -60 °C unter Verwendung von 2-Hexylthio-5-methylthio-a,a'-dibrom-p-xylol (3g) als Aus- gangsprodukt mit Ausbeuten von 41 % (roh) bzw. 8 % (rein). The synthesis was carried out according to the above general procedure B) at -60 ° C using 2-hexylthio-5-methylthio-a, a'-dibromo-p-xylene (3g) as starting product in yields of 41% (crude ) or 8% (pure).
Beispiel 8, Stufe 4: Herstellung von Poly[2-dodecylthio-5-methylthiophenylen-vinylen1 iExample 8, Step 4: Preparation of poly [2-dodecylthio-5-methylthiophenylene-vinylene1 i
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise B) bei -60 °C unter Verwendung von 2-Dodecylthio-5-methylthio-a,a'-dibrom-p-xylol (3h) als Aus gangsprodukt mit Ausbeuten von 37 % (roh) bzw. 5 % (rein). The synthesis was carried out according to the above general procedure B) at -60 ° C using 2-dodecylthio-5-methylthio-a, a'-dibromo-p-xylene (3h) as a starting product with yields of 37% (crude) or 5% (in).
Die Optimierung der Polymerisationsbedingungen zur Herstellung der S-PPVs - ins besondere bezüglich der Auswahl des Lösungsmittels, da es in manchen Fällen zu einer Ausfällung des Produkts während der Polymerisation kam - ist Gegenstand der zeitiger Forschungen. The optimization of the polymerization conditions for the preparation of the S-PPVs, in particular with regard to the selection of the solvent, since in some cases precipitation of the product during the polymerization, has been the subject of much research.
Beispiele 1 bis 4, Stufe 4; Beispiele 5 bis 8, Stufe 5 Examples 1 to 4, step 4; Examples 5 to 8, step 5
Herstellung der Poly[2,5-di(alkylsulfonyl)phenylen-vinylen]-Polymere (5a) bis (5h) Preparation of poly [2,5-di (alkylsulfonyl) phenylene-vinylene] polymers (5a) to (5h)
(4) (5) (4) (5)
Allgemeine Vorgangsweise zur Herstellung der SÖ2-PPV-Polymere General procedure for the preparation of the SÖ 2 -PPV polymers
Das jeweilige (gemäß der Vorgangsweise B) erhaltene) Poly[2,5-di(alkylthio)phenylen- vinylenj-Polymer (4) wurde in 30 ml CHCI3 gelöst, und 8,8 ml Dimethyldioxiran (DMDO) (0,077 M in Aceton, 0,68 mmol, 4,5 Äquiv.) wurden zugesetzt und das Reaktionsge misch 10 min lang bei Raumtemperatur gerührt, wonach das Lösungsmittel und überschüssiges DMDO abdestilliert wurden, wobei das jeweilige oxidierte Polymer als gelber Feststoff zurückblieb. The respective poly [2,5-di (alkylthio) phenylene-vinylene-1 polymer (4) obtained according to procedure B) was dissolved in 30 ml of CHCl 3 and 8.8 ml of dimethyl dioxirane (DMDO) (0.077 M in acetone, 0.68 mmol, 4.5 equiv.) Were added and the reaction mixture was stirred for 10 minutes at room temperature, after which the solvent and excess DMDO were distilled off to leave the respective oxidized polymer as a yellow solid.
Beispiel 1 , Stufe 4: Herstellung von Polv[2,5-di(2-ethylhexylsulfonyl)phenylen-vinylen1 i5al Example 1, Step 4: Preparation of Polv [2,5-di (2-ethylhexylsulfonyl) phenylene-vinylene] 1al
(4a) (5a) (4a) (5a)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise unter Verwen dung von Poly[2,5-di(2-ethylhexylthio)phenylen-vinylen] (4a) als Ausgangsprodukt, wobei das Polymer (5a) als hellgelber Feststoff in quantitativer Ausbeute erhalten wur de. Polymer (5a) erwies sich als in allen gängigen Lösungsmitteln unlöslich. The synthesis was carried out according to the above general procedure using poly [2,5-di (2-ethylhexylthio) phenylene-vinylene] (4a) as the starting material, wherein the polymer (5a) was obtained as a pale yellow solid in quantitative yield. Polymer (5a) proved to be insoluble in all common solvents.
Beispiel 2, Stufe 4: Herstellung von Polv[2,5-di(3.7-dimethyloctylsulfonyl)phenylen- vinylenl (5b) Example 2, Step 4: Preparation of Polv [2,5-di (3.7-dimethyloctylsulfonyl) phenylene-vinylene (5b)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise unter Verwen dung von Poly[2,5-di(3,7-dimethyloctylthio)phenylen-vinylen] (4b) als Ausgangspro dukt, wobei das Polymer (5b) als orange-gelber Feststoff in quantitativer Ausbeute er- halten wurde. Polymer (5b) erwies sich als in allen gängigen Lösungsmitteln unlöslich. The synthesis was carried out according to the general procedure above using poly [2,5-di (3,7-dimethyloctylthio) phenylene-vinylene] (4b) as the starting product, wherein the polymer (5b) as an orange-yellow solid in quantitative Yield was obtained. Polymer (5b) proved to be insoluble in all common solvents.
Beispiel 3, Stufe 4: Herstellung von Polv[2.5-di(hexylsulfonyl)phenylen-vinylen1 (5c) Example 3, Step 4: Preparation of Polv [2,5-di (hexylsulfonyl) phenylene-vinylene 1 (5c)
(4c) (5c) (4c) (5c)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise unter Verwen dung von Poly[2,5-di(hexylthio)phenylen-vinylen] (4c) als Ausgangsprodukt, wobei das Polymer (5c) als gelber Feststoff in quantitativer Ausbeute erhalten wurde. Polymer (5c) erwies sich als in allen gängigen Lösungsmitteln unlöslich. The synthesis was carried out according to the above general procedure using poly [2,5-di (hexylthio) phenylene-vinylene] (4c) as the starting material, the polymer (5c) was obtained as a yellow solid in quantitative yield. Polymer (5c) proved to be insoluble in all common solvents.
Beispiel 4, Stufe 4: Herstellung von Polv[2,5-di(dodecylsulfonyl)phenylen-vinylen1 (5d) Example 4, Step 4: Preparation of Polv [2,5-di (dodecylsulfonyl) phenylene-vinylene1 (5d)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise unter Verwen dung von Poly[2,5-di(dodecylthio)phenylen-vinylen] (4d) als Ausgangsprodukt, wobei das Polymer (5d) als gelber Feststoff in quantitativer Ausbeute erhalten wurde. Poly mer (5d) erwies sich als in allen gängigen Lösungsmitteln unlöslich. The synthesis was carried out according to the general procedure above using poly [2,5-di (dodecylthio) phenylene-vinylene] (4d) as the starting material, the polymer (5d) being obtained as a yellow solid in quantitative yield. Polymer (5d) was found to be insoluble in all common solvents.
Beispiel 5, Stufe 5: Herstellung von Poly[2-(2-ethylhexylsulfonyl)-5-methylsulfonyl- phenylen-vinylenl (5e) Example 5, Step 5: Preparation of poly [2- (2-ethylhexylsulfonyl) -5-methylsulfonyl-phenylene-vinylene (5e)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise unter Verwen- düng von Poly[2-(2-ethylhexylthio)-5-methylthiophenylen-vinylen] (4e) als Ausgangs produkt, wobei das Polymer (5e) als gelber Feststoff in quantitativer Ausbeute erhalten wurde. Polymer (5e) erwies sich als in allen gängigen Lösungsmitteln unlöslich. The synthesis was carried out according to the general procedure above using poly [2- (2-ethylhexylthio) -5-methylthiophenylenevinylene] (4e) as starting product, the polymer (5e) being obtained as a yellow solid in quantitative yield , Polymer (5e) proved to be insoluble in all common solvents.
Beispiel 6, Stufe 5: Herstellung von Polv[2-(3,7-dimethyloctylsulfonyl)-5-methyl- sulfonylphenylen-vinylenl (50 Example 6, Step 5: Preparation of Polv [2- (3,7-dimethyloctylsulphonyl) -5-methylsulphonylphenylene-vinylene (50
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise unter Verwen- düng von Poly[2-(3,7-dimethyloctylthio)-5-methylthiophenylen-vinylen] (4f) als Aus gangsprodukt, wobei das Polymer (5f) als gelber Feststoff in quantitativer Ausbeute erhalten wurde. Polymer (5f) erwies sich als in allen gängigen Lösungsmitteln unlös lich. Beispiel 7, Stufe 5: Herstellung von Poly[2-hexylsulfonyl-5-methylsulfonylphenylen- vinylenl (5q) The synthesis was carried out according to the general procedure above using poly [2- (3,7-dimethyloctylthio) -5-methylthiophenylenevinylene] (4f) as starting material, the polymer (5f) as a yellow solid in quantitative yield was obtained. Polymer (5f) proved to be insoluble in all common solvents. Example 7, Step 5: Preparation of poly [2-hexylsulfonyl-5-methylsulfonylphenylene-vinylene (5q)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise unter Verwen dung von Poly[2-hexylthio-5-methylthiophenylen-vinylen] (4g) als Ausgangsprodukt, wobei das Polymer (5g) als gelber Feststoff in quantitativer Ausbeute erhalten wurde. Polymer (5g) erwies sich als in allen gängigen Lösungsmitteln unlöslich. The synthesis was carried out according to the above general procedure using poly [2-hexylthio-5-methylthiophenylen-vinylene] (4g) as the starting material, wherein the polymer (5g) was obtained as a yellow solid in quantitative yield. Polymer (5g) proved to be insoluble in all common solvents.
Beispiel 8, Stufe 5: Flerstellunq von Poly[2-dodecylsulfonyl-5-methylsulfonylphenylen- vinylenl (5h) Example 8, Step 5: Preparation of poly [2-dodecylsulfonyl-5-methylsulfonylphenylenevinylene (5h)
Die Synthese erfolgte gemäß der obigen allgemeinen Vorgangsweise unter Verwen- düng von Poly[2-dodecylthio-5-methylthiophenylen-vinylen] (4h) als Ausgangsprodukt, wobei das Polymer (5h) als gelber Feststoff in quantitativer Ausbeute erhalten wurde. Polymer (5h) erwies sich als in allen gängigen Lösungsmitteln unlöslich. The synthesis was carried out according to the general procedure above using poly [2-dodecylthio-5-methylthiophenylenevinylene] (4h) as starting product, the polymer (5h) being obtained as a yellow solid in quantitative yield. Polymer (5h) proved to be insoluble in all common solvents.
Molmassen der SÖ2-PPV-Polymere: Molar masses of the SÖ2-PPV polymers:
Aufgrund der Unlöslichkeit der oxidierten Polymere in sämtlichen gängigen Lösungs mitteln war eine direkte Molmassenbestimmung unmöglich. Anhand erster Ergebnisse von GPC-Molmassenbestimmungen der Vorläufer, d.h. der S-PPVs (4a) bis (4h), und unter der Annahme, dass sich der Polymerisationsgrad während der Oxidationsreak- tion zu den Sulfonyl-substituierten Polymeren nicht in nennenswertem Ausmaß ändert, kann jedoch mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit festgestellt werden, dass zumindest die beiden oxidierten Polymere der Beispiele 1 und 2, d.h. Poly[2,5-di(2- ethylhexylsulfonyl)phenylen-vinylen] (5a) und Poly[2,5-di(3,7-dimethyloctylsulfonyl)- phenylen-vinylen] (5b) ein zahlenmittleres Molekulargewicht Mn von zumindest 30.000 Da und ein gewichtsmittleres Molekulargewicht Mw von zumindest 90.000 Da besitzen. Due to the insolubility of the oxidized polymers in all common solvents a direct molecular weight determination was impossible. Based on first results of GPC molecular weight determinations of the precursors, ie the S-PPVs (4a) to (4h), and assuming that the degree of polymerization does not change appreciably during the oxidation reaction to the sulfonyl-substituted polymers, However, it can be determined with almost certain probability that at least the two oxidized polymers of Examples 1 and 2, ie poly [2,5-di (2-ethylhexylsulfonyl) phenylene-vinylene] (5a) and poly [2,5-di (3,7-dimethyloctylsulfonyl) phenylene-vinylene] (5b) have a number average molecular weight M n of at least 30,000 Da and a weight average molecular weight M w of at least 90,000 Da.
Dies entspricht jeweils rund dem Dreifachen jener Werte, die für das bisher einzige in der Literatur hinreichend charakterisierte Poly[2,5-di(alkylsulfonyl)phenylen-vinylenj- Polymer angegeben wurden, nämlich das als SO2EH-PPV bezeichnete Polymer ge mäß Hubijar et al., für das ein Mn von 10.600 Da und ein Mw von 27.800 Da angeführt werden. This corresponds in each case to approximately three times those values given for the hitherto only poly [2,5-di (alkylsulfonyl) phenylene-vinylene] polymer sufficiently characterized in the literature, namely the polymer designated as SO2EH-PPV according to Hubijar et al ., for which a M n of 10,600 Da and a M w of 27,800 Da are cited.
Zwar entspricht dieses literaturbekannte SO2-PPV formal dem Poly[2,5-di(2-ethyl- hexylsulfonyl)phenylen-vinylen] (5a) gemäß vorliegender Erfindung, allerdings wurde es auf völlig unterschiedliche Weise, nämlich wie eingangs erwähnt durch Polymerisa tion eines bereits oxidierten Monomers erhalten. Letzteres war zudem kein Di(alkyl- sulfonyl)dibromxylol, das durch Homopolymerisation zum SO2-PPV umgesetzt wird, sondern ein Di(alkylsulfonyl)dibrombenzol, das mit trans-1 ,2-Bis(tri-n-butylstannyl)- ethylen unter Palladium-katalysierter Stille-Kupplung copolymerisiert wurde, was für den Fachmann eine logische Erklärung dafür darstellt, dass Hubijar et al. ein Polymer mit nur relativ niedrigem Molekulargewicht erhalten konnten. Although this literature known SO2-PPV formally corresponds to the poly [2,5-di (2-ethyl-hexylsulfonyl) phenylene-vinylene] (5a) according to the present invention, but it was in completely different ways, namely as mentioned above by polymerization tion of a already oxidized monomer. The latter was also not a di (alkylsulfonyl) dibromoxylol, which is converted by homopolymerization to SO2-PPV, but a di (alkylsulfonyl) dibromobenzene, with trans-1, 2-bis (tri-n-butylstannyl) - ethylene under palladium catalyzed Stille coupling was copolymerized, which is a logical explanation for the skilled person that Hubijar et al. could obtain a polymer of relatively low molecular weight.
Als Folge dessen besitzt das SO2-PPV nach Hubijar et al. allerdings auch Eigenschaf ten, die sich von jenen von Poly[2,5-di(2-ethylhexylsulfonyl)phenylen-vinylen] (5a) ge mäß vorliegender Erfindung deutlich unterscheiden - vor allem gute Löslichkeit in gän gigen organischen Lösungsmitteln ("readily soluble in common organic solvents, such as THF, Chloroform and toluene "). Diese gute Löslichkeit wird von Hubijar et al. den beiden Alkylsulfonyl-Seitenketten zugeschrieben, was angesichts der Unlöslichkeit der beiden erfindungsgemäßen SO2-PPVS (5a) und (5b) in allen gängigen Lösungsmitteln unzutreffend zu sein scheint. Aufgrund dieser enormen Unterschiede besteht kein Zweifel daran, dass es sich beim Produkt von Hubijar et al. um eine andere Substanz als das hochmolekulare Poly[2,5- di(2-ethylhexylsulfonyl)phenylen-vinylen] (5a) der vorliegenden Erfindung handelte, weswegen das SO2-PPV (5a) mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht Mn > 30.000 Da ebenfalls im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung liegen soll. As a consequence, the SO2 PPV has, according to Hubijar et al. but also properties which differ significantly from those of poly [2,5-di (2-ethylhexylsulfonyl) phenylene-vinylene] (5a) according to the present invention - especially good solubility in gän gigen organic solvents ("soluble in common organic solvents, such as THF, chloroform and toluene "). This good solubility is described by Hubijar et al. attributed to the two alkylsulfonyl side chains, which, in view of the insolubility of the two inventive SO2-PPVS (5a) and (5b) in all common solvents seems to be inaccurate. Because of these enormous differences, there is no doubt that the product of Hubijar et al. is a substance other than the high molecular weight poly [2,5-di (2-ethylhexylsulfonyl) phenylene-vinylene] (5a) of the present invention, therefore the SO 2-PPV (5a) having a number average molecular weight M n > 30,000 Da is also in the Scope of the present invention should lie.
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