用在载子传输的新颖化合物、应用新颖化合物的元件与电子装置.pdf

本发明为用在载子传输的新颖化合物、应用新颖化合物的元件与电子装置，提供化学式I化合物，其中，A、B和C为重复单元（repeatingunit），A与B各为形成共轭聚合物的视需要经取代的基团，C为可交联基团，以及n为等于或大于1的整数。本发明进一步提供使用化学式I化合物的元件及电子装置，且更特定地，本发明提供使用化学式I化合物的发光二极管（lightemittingdiode，LED）装置。

权利要求书
1.  一种化学式I化合物，
化学式I，
其中，A、B和C为重复单元；
A与B各为形成共轭聚合物的视需要经取代的基团；
C为可交联基团；以及
n为等于或大于1的整数。

2.  根据权利要求1所述的化学式I化合物，其中，
A与B为相同或不同，且A与B各独立地选自由下述所组成的群组之一：视需要经取代的三苯胺、视需要经取代的咔唑、视需要经取代的噻吩、视需要经取代的芴、视需要经取代的对亚苯基乙烯撑及其组合；
C是选自由下述所组成的群组之一：含酰胺基的基团、含羧基的基团、含羟基的基团、含氨基的基团、含卤素的基团、含碱基的基团及其组合；以及
A或B的取代基是独立地选自由下述所组成的群组之一：C1-15烷基和C6-10芳基。

3.  根据权利要求2所述的化学式I化合物，其中，
所述含碱基的基团是选自由下述所组成的群组之一：腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶、鸟嘌呤、尿嘧啶及其组合。

4.  根据权利要求2所述的化学式I化合物，其中，
C是选自由下述所组成的群组之一：                                                  、   、   、   、   、   、   、   、   及其组合；以及
R1的取代基是独立地选自由下述所组成的群组之一：C1-15烷基和C6-10芳基。

5.  根据权利要求2所述的化学式I化合物，其中，A为视需要经取代的三苯胺，B为视需要经取代的咔唑，以及A与B的取代基为丁基。

6.  根据权利要求2所述的化学式I化合物，其中，
当C为所述可交联基团时，A及B两者不同时为噻吩、芴或对亚苯基乙烯撑；
当C为所述可交联基团时，A及B为不同；
当A及B两者同时为视需要经取代的咔唑时，C不为鸟嘌呤；或
当A为视需要经取代的芴且B为视需要经取代的咔唑时，C不为鸟嘌呤。

7.  根据权利要求3所述的化学式I化合物，其中，所述含碱基的基团为腺嘌呤或尿嘧啶。

8.  根据权利要求3所述的化学式I化合物，其中所述重复单元为
1-[4-(3-{4-[(4-丁基苯基)(苯基)氨基]苯基}-9H-咔唑-9-基)丁基]-1,2,3,4-四氢嘧啶-2,4-二酮；
9-[4-(3-{4-[(4-丁基苯基)(苯基)氨基]苯基}-9H-咔唑-9-基)丁基]-9H-嘌呤-6-胺；
1-[4-(3-{4-[(4-丁基苯基)(苯基)氨基]苯基}-9H-咔唑-9-基)丁基]-5-甲基-1,2,3,4-四氢嘧啶-2,4-二酮；
4-氨基-1-[4-(3-{4-[(4-丁基苯基)苯基)氨基]苯基}-9H-咔唑-9-基)丁基]-1,2-二氢嘧啶-2-酮；或
2-氨基-9-[4-(3-{4-[(4-丁基苯基)(苯基)氨基]苯基}-9H-咔唑-9-基)丁基]-6,9-二氢-1H-嘌呤-6-酮。

9.  一种导电膜，包含权利要求1所述化学式I化合物。

10.  一种载子传输层，包含权利要求1所述的化学式I化合物。

11.  根据权利要求10所述的载子传输层，其中，所述载子传输层为电洞传输层。

12.  一种电子装置，包含权利要求9所述的导电膜。

13.  一种电子装置，包含权利要求10所述的载子传输层。

14.  根据权利要求13所述的电子装置，其中，所述电子装置为电致发光装置或晶体管。

15.  根据权利要求14所述的电子装置，其中，所述电致发光装置为发光二极管。

16.  一种太阳能电池，包含如权利要求10所述的载子传输层。

17.  一种光侦测器，包含如权利要求10所述的载子传输层。

说明书用在载子传输的新颖化合物、应用新颖化合物的元件与电子装置
技术领域
本发明是关于用在载子传输的新颖化合物，特定地是关于使用新颖化合物的元件和电子装置，更特定地是关于使用新颖化合物的发光二极管。 
背景技术
因为具有低耗能、轻量、快速反应与广视角特性，有机发光二极管（OLED）与聚合物发光二极管（PLED）的发展深获重视。载子传输是这类装置效能的重要因素。对于高效能LED装置，必须藉由发光层所形成的激子（exciton）抵销来自阴阳两极的载子注入与载子传输。一般而言，LED装置包含夹在两电极间的三层结构，包括电洞注入/传输层（hole injection/transport layer, HITL）、电子发射层（electron-emitting layer, EML）与电子传输层（electron-transporting layer, ETL）。封装配置使得各层在载子注入、载子传输与发光经优化。 
目前已发展用在电洞注入/传输层 (HITL) 的聚合物材料主要可依其中所形成的化学键类型分成两种，即离子键型与共价键型。 
图1所示的聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸根)（poly(3,4-ethylenedioxythiophene)–poly(styrenesulfonate)，以下简称PEDOT-PSS）为由离子键结所形成的一种材料。对于具有高电洞注入能力的有机材料的研究已着重在PEDOT-PSS，因其具有适当的离子化电位（Ip = -5.2 to -5.3 eV）、高电导率（~1-10 S/cm）以及良好的电洞注入能力。然而，PEDOT-PSS为离子性、酸性且是经由水分散法（water dispersion）制备。对于OLED与PLED来说，水比氧气更具有破坏性。因此，PEDOT-PSS用在发光二极管的结构中非常不稳定。因为前述PEDOT-PSS材料性质的缺陷，其目前无法有效地被运用在大规模涂布制程。 
再者，PEDOT-PSS可被用在习知有机晶体管元件。然而，PEDOT在电极中具不良定向性质且作为电极材料，不能表现充分的载子传输特性。 
导致形成抗溶剂电洞注入层的共价交联电洞注入/传输材料 (简称HITM) 已被广泛地研究。多种热交联材料、光化学交联材料及电化学交联材料能避免溶液法制程（solution process）导致的界面混合（interfacial mixing）。举例来说，如图2所示的共价键结所形成的热固性聚合物（Adv. Fun. Mater. 2002. 12 745.; Adv. Mater. 2007, 19, 300.; Adv. Mater. 2009, 21, 1972.）具有适当的分子能级（最高占据分子轨道 (highest occupied molecular orbital，HOMO) Ip = -5.3eV）及良好的电洞注入能力。因此，使用该热固性聚合物的电子元件具有良好的效率。虽然共价键结所形成的热固性聚合物不具有PEDOT-PSS的缺点，但是热固性聚合物性质使其缺乏可加工性。此外，使用该热固性聚合物制造电子元件的制程较为复杂与严苛（例如：进行热固化需要超过200℃的高温）。因为使用该热固性聚合物制造电子元件的成本高，该聚合物目前只适用在实验室小型装置，不具有高度商业化量产的潜力。 
发明内容
为了克服现有材料的诸多缺点，已积极追求不含离子与亲水基团以取代PEDOT-PSS与热固性聚合物的新颖且具成本效益的材料。吾等因而提供一种新颖化合物，其藉由高度互补非共价键结形成物理交联结构，并且可达到与共价交联材料同样的功效，却不需要额外的制程。 
在一态样中，本发明提供一种化学式I化合物 
化学式I，
其中A、B和C为重复单元（repeating unit）；A与B各为形成共轭聚合物的视需要经取代的基团；C为可交联基团；以及n为等于或大于1的整数。
本发明的另一态样为化学式I化合物，其中A与B为相同或不同，且A与B各独立地选自由下述所组成的群组之一：视需要经取代的三苯胺（triphenylamine）、视需要经取代的咔唑（carbazole）、视需要经取代的噻吩（thiophene）、视需要经取代的芴（fluorene）、视需要经取代的对亚苯基乙烯撑（p-phenylene vinylene）及其组合；C是选自由下述所组成的群组：含酰胺基的基团（amide-containing group）、含羧基的基团（carboxyl-containing group）、含羟基的基团（hydroxyl-containing group）、含氨基的基团（amino-containing group）、含卤素的基团（halogen-containing group）、含碱基的基团（base-containing group）及其组合；以及A或B的取代基是独立地选自由下述所组成的群组：C1-15烷基和C6-10芳基。 
根据本发明，含碱基的基团的例子可包含腺嘌呤（adenine）、胸腺嘧啶（thymine）、胞嘧啶（cytosine）、鸟嘌呤（guanine）、尿嘧啶（uracil）及其组合等。较佳地，含碱基的基团为腺嘌呤或尿嘧啶。此外，C的例子可为 、 、 、 、 、 、 、 、 、其组合等，以及R1的取代基可为C1-15烷基和C6-10芳基。 
在一进一步态样中，本发明提供化学式I化合物，其中，A为视需要经取代的三苯胺，B为视需要经取代的咔唑，以及A与B的取代基为丁基。 
在另一态样中，本发明提供化学式I化合物，唯当C为可交联基团时，A及B两者不同时为噻吩、芴、或对亚苯基乙烯撑；当C为可交联基团时，A及B为不同；当A及B两者同时为视需要经取代的咔唑时，C不为鸟嘌呤；或当A为视需要经取代的芴且B为视需要经取代的咔唑时，C不为鸟嘌呤。 
在本发明化学式I化合物的一具体实施例中，重复单元为：1-[4-(3-{4-[(4-丁基苯基)(苯基)氨基]苯基}-9H-咔唑-9-基)丁基]-1,2,3,4-四氢嘧啶-2,4-二酮； 
9-[4-(3-{4-[(4-丁基苯基)(苯基)氨基]苯基}-9H-咔唑-9-基)丁基]-9H-嘌呤-6-胺；
1-[4-(3-{4-[(4-丁基苯基)(苯基)氨基]苯基}-9H-咔唑-9-基)丁基]-5-甲基-1,2,3,4-四氢嘧啶-2,4-二酮；
4-氨基-1-[4-(3-{4-[(4-丁基苯基)(苯基)氨基]苯基}-9H-咔唑-9-基)丁基]-1,2-二氢嘧啶-2-酮；或
2-氨基-9-[4-(3-{4-[(4-丁基苯基)(苯基)氨基]苯基}-9H-咔唑-9-基)丁基]-6,9-二氢-1H-嘌呤-6-酮。
在本发明的另一态样中，提供包含前述任一化合物的导电薄膜。 
在本发明的又另一态样中，提供包含前述任一化合物的载子传输层。较佳地，载子传输层可为电洞传输层。 
在本发明的再另一态样中，提供电子装置，其中，包含导电薄膜且导电薄膜包含前述任一化合物。 
本发明的一态样提供包含载子传输层的电子装置，且载子传输层包含前述任一化合物。较佳地，电子装置可为电致发光装置（electroluminescent device）或晶体管（transistor）。更佳地，电致发光装置可为发光二极管装置。特定地，发光二极管装置可为有机发光二极管装置。 
在本发明的另一态样中，提供太阳能电池，其中，包含载子传输层，且载子传输层包含前述任一化合物。 
在本发明的另一态样中，提供光侦测器，其中，包含载子传输层，且载子传输层包含前述任一化合物。 
在一进一步态样中，本发明提供制造电子元件的方法，电子元件包含使用前述任一化合物所形成的层。较佳地，层为膜。 
在本发明的另一态样中，提供制造电子装置的方法，其中，方法包含使用前述任一化合物的步骤。电子装置的例子可为电致发光装置或晶体管。较佳地，电致发光装置可为发光二极管装置。更佳地，发光二极管装置可为有机发光二极管装置。 
因为本发明的化合物不为由离子键结形成的聚合物，其具有良好的环境稳定性。本发明不仅具备现今电洞注入/传输材料的性质，同时也可克服许多目前技术的缺陷。此外，因为本发明的性质，所以制备本发明的制程简易，且增进由本发明所形成元件的抗溶剂能力。 
附图说明
图1显示PEDOT-PSS的化学结构； 
图2显示热固性聚合物的化学结构；
图3显示PTC、PTC-A、PTC-U的FTIR光谱图（2400~3700 cm-1）；
图4显示PTC、PTC-A、PTC-U的FTIR光谱图（1400~2000 cm-1）；
图5显示PTC、PTC-A、PTC-U的TGA图；
图6显示PTC、PTC-A、PTC-U的DSC图；
图7A-7C分别显示PTC、PTC-A、PTC-U的抗溶剂能力；
图8显示具有由PTC、PTC-A与PTC-U所形成薄膜的结构的I-V图；
图9显示不同材料的能级图；
图10显示具有分别由PTC、PTC-A与PTC-U所形成薄膜的元件的I-V图；
图11显示具有分别由PTC、PTC-A与PTC-U所形成薄膜的元件的L-V图；
图12显示制造LED装置的方法；
图13显示具有分别由PTC、PTC-A与PTC-U所形成薄膜的OLED装置的EQE-V图；
图14显示具有分别由PTC、PTC-A与PTC-U所形成薄膜的OLED装置的LE-V图；
图15显示具有分别由PTC、PTC-A与PTC-U所形成薄膜的OLED装置的PE-V图；以及
图16A-16D显示具有分别由比例1:4及1:10的PTC-U/PTC-A所形成薄膜的元件及OLED装置的光效能图。
具体实施方式
以下提供说明性具体实施例以说明本发明所揭露的内容。本发明的这些与其他优点及功效在所属技术领域的技术人员阅读本说明书揭示后可清楚了解。 
如本文所述，术语 “共轭聚合物（conjugated polymer）” 是指内因性导电聚合物（intrinsic conductive polymer），其中聚合物的主链是由交替的单键与双键所形成。 
如本文所述，术语 “可交联基团（crosslinkable group）” 是指可藉由氢键形成交联的基团。由此氢键形成交联的可交联基团的例子可包括酰胺基基团、羧基基团、羟基基团、氨基基团、含卤素的基团、含碱基的基团等。 
如本文所述，术语 “卤素（halogen）” 是指碘、溴、氯或氟。 
如本文所述，术语“含碱基的基团” 是指含有碱基的任何基团。碱基的例子可包括腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤、尿嘧啶、胸腺嘧啶等，且含碱基的基团的例子亦可包括腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤、尿嘧啶与胸腺嘧啶。 
如本文所述，“烷基（alkyl）” 是指烃链，其典型具有约1到15个碳原子长度。此烃链较佳，但非必要地，为饱和，且可为支链或直链，但典型直链较佳。例示性烷基可包含甲基（methyl）、乙基（ethyl）、丙基（propyl）、丁基（butyl）、戊基（pentyl）、1-甲基丁基（1-methylbutyl）、1-乙基丙基（1-ethylpropyl）、3-甲基戊基（3-methylpentyl）等。 
如本文所述，“芳基（aryl）” 是指一个或多个的芳香环，其典型具有约6到10个碳原子。芳基可包含可稠合的多个芳基环，例如萘基（naphthyl），或可包含可非稠合的多个芳基环，例如联苯基（biphenyl）。芳基环亦可与一个或多个的环状烃（cyclic hydrocarbon）、杂芳基（heteroaryl）、或杂环（heterocyclic rings）稠合或不稠合。例示性芳基可包含苯基、萘基等。 
如本文所述， “电洞传输层（HTL）” 是指促进电洞传输的元件。举例来说，当将电洞传输层放在氧化铟锡（以下简称ITO）与发光层两者间时，显著地降低电洞传输障碍以促进电洞传输；此外，发现HTL能带隙中的间隙态（gap state）进一步地改善界面的电洞注入。此现象可解释为何具有HTL的电致发光装置（尤指OLED装置）显示改善的效能。用在电洞传输层的材料的例子可包括三苯基二胺 (triphenyl diamine, TPD)、N,N-双(萘-1-基)-N,N-双(苯基)联苯胺 (简称NPB (KODAK)）、聚乙烯咔唑(polyvinylcarbazole, PVK)、Spiro-TPD (Covion) 、Spiro-NPB (Covion)等等。 
实施例1：4-丁基-N,N-双(4-溴苯基)苯胺 (化合物1)的合成 
 
如反应图1所示，在氮气下依序将甲苯（50毫升）、丁基-苯胺（4.23毫升，26.8毫摩尔）、1-溴-4-碘苯（16.68克，59毫摩尔）、1,10-邻二氮杂菲（0.18克，0.97毫摩尔），氯化亚铜 (CuCl)（0.1克，0.95毫摩尔），以及氢氧化钾（13.67克，243毫摩尔）加入配有冷凝器、磁搅拌器、氮气进出口的250毫升三颈瓶。将反应混合物在30分钟内加热至回流温度，并在回流下搅拌48小时。接着将混合物冷却至75℃,且使用100毫升的甲苯与100毫升的蒸馏水进行萃取。分离甲苯相、用无水硫酸镁 (MgSO4) 干燥、过滤并真空蒸馏。将粗产物经硅管柱层析法（使用甲苯为洗提液）纯化以获得无色油状物（3.8克，31%）。
1H NMR (300 MHz, CDCl3, δ): 7.30 (dd, 4H; Ar H), 7.07 (d, 2H; Ar H), 6.96 (d, 2H; Ar H), 6.90 (dd, 4H; Ar H), 2.56 (t, 2H; CH2), 1.63-1.52 (m, 2H; CH2), 1.41-1.29 (m, 2H; CH2), 0.93 (t, 3H; CH3) 
13C NMR (300 MHz, CDCl3, δ): 146.7, 144.4, 138.8, 132.2, 129.4, 125.0, 114.9, 35.0, 33.6, 22.4, 14.0
HRMS (ESI, m/z): C22H21NBr2[M + H]+计算值: 457.0041; 发现值:457.0039
实施例2：4-丁基-N,N-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼戊环-4-苯基)-苯胺 (化合物2)的合成
如反应图1所示，在-78°C下，将正丁基锂（n-BuLi，4.4毫升，11.1毫摩尔，在己烷2.5 M）加入4-丁基-N,N-双(4-溴苯基)-苯胺（2.02克，4.4毫摩尔）在无水四氢呋喃（tetrahydrofuran，以下简称THF，44毫升）中的溶液。在-78°C下搅拌混合物45分钟。快速加入2-异丙氧基-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼戊环 (dioxaborolane)（2.7毫升，13.2毫摩尔）至溶液中。在-78°C下搅拌混合物2小时。将混合物倒入水中并使用二乙醚萃取，将有机萃取物结合且以盐水洗涤。在减压环境下除去溶剂，且以甲醇再结晶纯化粗产物以获得无色晶体（1.36克，56%，mp：204-206 °C）。
1H NMR (300 MHz, CDCl3, δ): 7.64 (d, 4H; Ar H), 7.03 (m, 8H; Ar H), 2.56 (t, 2H; CH2), 1.63-1.53 (m, 2H; CH2), 1.38-1.31 (m, 26H; CH2 and C8H24), 0.92 (t, 3H; CH3) 
13C NMR (300 MHz, CDCl3, δ): 150.5, 144.7,139.0, 135.9, 129.4, 126.2, 122.7, 83.8, 35.3, 33.9, 24.9, 22.5, 14.3
HRMS (ESI, m/z): C34H45B2NO4[M + H]+计算值:553.3534; 发现值:553.3539
实施例3：4-溴丁基-9(3,6-二溴咔唑) (化合物3)的合成
如反应图1所示，将下列试剂放在配有冷凝器的反应瓶：产物3,6-二溴-9H-咔唑（3,6-dibromo-9H-carbazole）（6.5克，0.02摩尔）、无水碳酸钾粉末（5.53克，0.04摩尔），无水乙腈（acetonitrile）（80毫升）以及1,4-二溴丁烷（1,4-dibromobutane）（25毫升，0.2摩尔）。以氩气吹洗反应器，且在反应全程维持此压力。在95℃、油浴中、回流下，将反应混合物搅拌并加热36小时。最后，过滤反应混合物，蒸发溶剂，并以石油醚再结晶残质以获得晶体（6.9克，75%）。
1H NMR (300 MHz, CDCl3, δ):8.10 (d, 2H; Ar H), 7.54 (dd, 2H; Ar H), 7.25 (d, 2H; Ar H), 4.25 (t, 2H; CH2), 3.36 (t, 2H; CH2), 2.04–1.95 (m, 2H; CH2), 1.89 – 1.80 (m, 2H; CH2) 
13C NMR (300 MHz, CDCl3, δ): 134.4, 124.4, 118.9, 107.6, 105.8, 37.8, 28.4, 25.5, 22.9
实施例4：4-尿嘧啶丁基-9(3,6-二溴咔唑) (化合物4，R=尿嘧啶)的合成
如反应图1所示，将下列反应物放在配有冷凝器的反应瓶：4-溴丁基-9（3,6-二溴咔唑）（1.0克，2.17毫摩尔）、无水碳酸钾粉末（0.45克，3.25摩尔）、反丁烯二酸二甲酯（DMF，20毫升）与尿嘧啶（0.3653克，3.26毫摩尔）。以氩气吹洗反应器，且在反应全程维持此压力。在70℃、油浴中、回流下，将反应混合物搅拌并加热72小时。最后，过滤反应混合物，蒸发溶剂，且以水洗涤固体数次。过滤收集固体且以甲苯再结晶以得到晶体（0.54克，51%，mp：190℃）。
1H NMR (300 MHz, DMSO, δ): 11.2 (s, 1H; NH), 7.63 (d, 2H; Ar H), 7.60 -7.54 (m, 5H; Ar H), 5.49 (d, 1H; Ar H), 4.39 (t, 2H; CH2), 3.63 (t, 2H; CH2), 1.69 (m, 2H; CH2), 1.58 (m, 2H; CH2) 
13C NMR (300 MHz, DMSO, δ): 164.3, 151.6, 146.1, 139.6, 129.6, 124.1, 123.4, 112.3, 112.0, 101.7, 47.7, 42.9, 26.7, 26.0
HRMS (ESI, m/z): C20H17Br2N3O2[M + H]+计算值: 491.18; 发现值: 491; 
ELEM. Anal. C20H17Br2N3O2计算值: C, 48.91; H, 3.49; N, 8.56; 发现值: C, 49.98; H, 3.91; N, 8.56
实施例5：4-腺嘌呤丁基-9(3,6-二溴咔唑)(化合物4，R=腺嘌呤)的合成
如反应图1所示，将下列反应物放在配有冷凝器的反应瓶：4-溴丁基-9（3,6-二溴咔唑）（1.0克，2.17毫摩尔）、无水碳酸钾粉末（0.66克，4.77摩尔）、无水N,N-二甲基甲酰胺（20毫升）及腺嘌呤（0.44克，3.255毫摩尔）。以氩气吹洗反应器，且在反应全程维持此压力。在70℃、油浴中、回流下，将反应混合物搅拌并加热72小时。最后，过滤反应混合物，蒸发溶剂，且以水洗涤固体数次。过滤收集固体且以甲苯再结晶以得到晶体（0.59克，53%）。
1H NMR (300Hz, DMSO, ppm)：8.43(s,2H), 8.11(s,1H), 8.04(s,1H), 7.55 (s,2H), 7.21(d,4H), 4.36(t,2H), 4.12(t,2H), 1.78(m,2H), 1.69(m,2H) 
13C NMR (300Hz, DMSO, ppm)：156.7, 153.2, 150.3, 141.3, 139.5, 129.4, 124.1, 123.6, 112.3, 112.0, 43.1, 42.6, 27.8, 26.7
实施例6：4-辛基-9(3,6-二溴咔唑) (化合物5) 的合成
如反应图1所示，将下列反应物放在配有冷凝器的反应瓶： 3,6-二溴-9H-咔唑（6.5克，0.02摩尔）、无水碳酸钾粉末（5.53克，0.04摩尔），无水乙腈（80毫升）及1-溴辛烷（1-bromooctane）（0.2摩尔）。以氩气吹洗反应器，且在反应全程维持此压力。在95℃、油浴中、回流下，将反应混合物搅拌并加热36小时。最后，过滤反应混合物，蒸发溶剂，且以石油醚再结晶残质以得到晶体（7克，80%）。
1H NMR (300 MHz, DMSO, δ): 8.07 (d, 2H; Ar H), 7.51 (dd, 2H; Ar H), 7.20 (d, 2H; Ar H), 4.15 (t, 2H; CH2), 1.77 (m, 2H; CH2), 1.20 – 1.30 (m, 10H; CH2), 0.85 (t, 3H; CH3) 
13C NMR (300 MHz, CDCl3, δ): 139.6, 129.2, 123.6, 123.4, 112.0, 110.7, 43.6, 31.9, 29.5, 29.3, 29.0, 27.4, 22.9, 14.3
实施例7：1-[4-(3-{4-[(4-丁基苯基)(苯基)氨基]苯基}-9H-咔唑-9-基)丁基]-1,2,3,4-四氢嘧啶-2,4-二酮 (PTC-U) 的合成

如反应图2所示，将THF (6 毫升)、DMF (6毫升)与水性2M K2CO3（8毫升）的脱氧混合物加至4-尿嘧啶丁基-9(3,6-二溴咔唑) (0.75克，1.5毫摩尔)、4-丁基-N,N-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼戊环-4-苯基)-苯胺 (0.82克，1.5 毫摩尔) 与新鲜制备的Pd(0)(PPh3)4 (0.18克) 的混合物。在85-90°C下剧烈搅拌48-72 小时。待溶液冷却后，将整个混合物缓慢地倒入甲醇/去离子水 (体积比10/1) 的冷混合液。过滤收集聚合物且以甲醇洗涤。然后在索氏仪器（Soxhlet apparatus）内使用丙酮洗涤固体24小时，以去除低聚物（oligomer）与催化剂残质。在高真空室温下干燥前，藉由再溶解在DMF中且之后以冰甲醇沉淀而进一步纯化标题化合物。
1H NMR (300 MHz, DMSO-d6, δ): 11.2 (br, NH ), 8.54 (br, ArCH), 7.67 (br, ArCH and CH), 7.06 (br, ArCH), 5.48 (br, CH), 4.40 (br, CH2), 3.63 (br, CH2), 2.52 (br, CH2), 1.73 (br, CH2), 1.63 (br, CH2), 1.51 (br, CH2), 1.26 (br, CH2), 0.86 (br, CH2) 
实施例8：9-[4-(3-{4-[(4-丁基苯基)(苯基)氨基]苯基}-9H-咔唑-9-基)丁基]-9H-嘌呤-6-胺(PTC-A) 的合成
如反应图2所示，将THF(10毫升)、DMF(6毫升)与水性2M K2CO3（10毫升）的脱氧混合物加至4-腺嘌呤丁基-9(3,6-二溴咔唑) (0.186克，0.36 毫摩尔)、4-丁基-N,N-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼戊环-4-苯基)-苯胺 (0.2克，0.36 毫摩尔) 与新鲜制备的Pd(0)(PPh3)4 (0.041克，0.036毫摩尔)的混合物。在85-90°C下剧烈搅拌混合物48-72小时。待溶液冷却后，将整个混合物缓慢地倒入甲醇/去离子水 (体积比3/1) 的冷混合液。过滤收集聚合物且以甲醇洗涤。然后在索氏仪器内使用丙酮洗涤固体24小时，以去除低聚物与催化剂残质。在高真空室温下干燥前，藉由再溶解在DMF中后以冰甲醇沉淀而进一步纯化标题化合物。
1H NMR (300Hz, DMSO, ppm): 8.56 (br, ArCH), 8.17(br, ArCH), 7.73(br, ArCH),7.18 (br, ArCH & NH2), 4.43 (br, CH2), 4.19 (br, CH2), 3.63 (br, CH2), 1.91 (br, CH2), 1.81 (br, CH2), 1.54 (br, CH2), 1.29 (br, CH2), 0.89 (br, CH3) 
比较例1：N-(4-丁基苯基)-4-(9-辛基-9H-咔唑-3-基)-N-苯基苯胺 (PTC) 的合成
如反应图2所示，将THF (10毫升)、DMF (10毫升)与水性2 M K2CO3（10毫升）的除氧混合物加至4-辛基-9(3,6-二溴咔唑) (0.753克，1.5 毫摩尔)、4-丁基-N,N-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼戊环-4-苯基)-苯胺 (0.82克，1.5 毫摩尔) 与新鲜制备的Pd(0)(PPh3)4 (0.041g，0.036毫摩尔) 的混合物。在85-90°C下剧烈搅拌混合物48-72小时。待溶液冷却后，将整个混合物缓慢地倒入甲醇/去离子水 (体积比3/1) 的冷混合液。过滤收集聚合物且以甲醇洗涤。然后在索氏仪器内使用丙酮洗涤固体24小时，以去除低聚物与催化剂残质。在高真空室温下干燥前，藉由再溶解在DMF中后以冰甲醇沉淀而进一步纯化标题化合物。
1H NMR (300Hz, CDCl3, ppm): 8.32 (br, NH), 7.68-7.11 (br, ArCH), 4.31 (br, CH), 2.55 (br, CH2), 1.88 (br, CH2), 1.56 (br, CH2), 1.30 (br, CH2), 0.89(br, CH2) 
实施例9：凝胶渗透层析术（GPC）测量
为了比较PTC、PTC-U与PTC-A三种不同材料的性质，首先藉由将三种材料的数量平均分子量（number-average molecular weight，以下简称Mn）控制在5000到6500间，以排除因其分子量造成的影响，进而在下述实验中观察侧链所造成的影响。藉由GPC测量，获得PTC、PTC-U与PTC-A三种材料的分子量（是相对于标准品（聚苯乙烯））。此处使用的洗提液为THF或DMF。结果如下表1所示。

下述实施例10与实施例11中，PTC代表具有11个重复单元的PTC、PTC-U代表具有8个重复单元的PTC-U以及PTC-A代表具有8个重复单元的PTC-A。 
实施例10：傅立叶变换红外光谱术 
为了验证三种材料PTC、PTC-U与PTC-A的氢键形成，将其分别溶在DMF中、浇铸在KBr盘上以及在70℃下真空干燥。使用Varian UNITY INOVA 500MHz以及Varian UNITY 300MHz光谱仪记录1H光谱和13C光谱。三种材料的FTIR光谱如图3所示。PTC在3100到3700 cm-1范围内未显示任何峰值，表示PTC不具有任何N-H键。然而，对于PTC-U，在3400 cm-1附近的一峰值显示尿嘧啶的游离N-H伸缩振动（stretch vibration），以及在3200 cm-1附近的一峰值显示尿嘧啶的键结N-H伸缩振动，表示氢键确实存在PTC-U中。同样地，对于PTC-A，在3600 cm-1附近的一峰值显示腺嘌呤的游离N-H伸缩振动，以及在3180至3450 cm-1间的峰值显示腺嘌呤的键结N-H伸缩振动，表示氢键确实存在PTC-A中。
如图4所示，对于PTC-U，在1750 cm-1附近的一峰值显示尿嘧啶的C=O伸缩振动。FTIR光谱与NMR光谱一起显示PTC、PTC-A与PTC-U间的差异，并证实产物如预期般合成。 
实施例11：热性质 
在OLED的应用，元件必须具有良好的热性质与热稳定性。因此，高热分解温度（thermal decompose temperature，Td）及高玻璃转变温度（glass transition temperature，Tg）对良好的材料来说为必需的性质。
本实施例中，使用热重量分析器（Thermal Gravimetric Analyzer, TGA）和示差扫描量热计（Differential Scanning Calorimeter, DSC）获得PTC、PTC-A与PTC-U的热性质。 
如图5及表1所示，可见PTC、PTC-A与PTC-U全部具有高于350℃的Tg，表示其可在操作期间耐高温而不会分解。 
如图6及表1所示，可见因为氢键所导致的物理交联，PTC-U的Tg比PTC的Tg高20℃，以及因为更强的氢键，PTC-A的Tg比PTC的Tg高40℃，表示PTC-U与PTC-A具有较佳的热稳定性。 
实施例12：抗溶剂能力 
以聚合物制造元件通常以湿法制程进行。因此，对于通常用在制造多层元件的聚合物而言，抗溶剂能力非常重要。本实施例证实本发明的抗溶剂能力。
分别将PTC、PTC- U与PTC- A以旋转涂布（spin coating）施加在石英玻璃基板上而形成薄膜。在使用甲苯冲洗该些薄膜的表面前后，以紫外线可见光分光光度计（UV-vis spectrophotometer）测量该些薄膜。如图7A所示，由PTC所形成的薄膜在薄膜经甲苯处理后，吸光值显著降低，表示部分PTC在冲洗过程中溶在甲苯且脱离基板。PTC的浓度降低，导致其薄膜的吸光度亦下降。然而，如图7B与图7C所示，分别由PTC- A与PTC- U所形成的薄膜在甲苯处理前后，吸光值几乎维持不变，表示由氢键所造成的物理交联使得聚合物难以溶解在一般有机溶剂。因此，PTC-U与PTC- A所形成的薄膜在湿法制程中不会被溶剂腐蚀。这类材料使得湿式制程更有效率且能延长使用这类材料的元件的寿命。 
实施例13：电洞传输 
用循环伏安法（cyclic voltammetry, CV）测量分别由PTC、PTC-U与PTC-A所形成的薄膜，以求得其HOMO及最低未占据分子轨道（Lowest Unoccupied Molecular Orbital，以下简称LUMO），如表2所示。

a Eg (能隙)：以UV-vis光谱获得 (呈薄膜型态测量) 
b Eox,onset：使用二茂铁为标准品以循环伏安法获得
c HOMO = -Eox,onset - 4.8 eV
d LUMO = HOMO + Eg
e激发波长 (λ激发 = 335 nm)
为了比较电洞传输能力，建构三种仅电洞传输 (hole transport only) 的结构：ITO/PTC所形成的薄膜/ NPB/铝(以下简称Al)、ITO/ PTC-U所形成的薄膜/NPB/Al、ITO/PTC-A所形成的薄膜/NPB/Al，并测量其电压-电流曲线。铝的功函数是-4.28 eV，NPB的LUMO是-2.6 eV，导致两者间有1.68 eV的能级差。因为能量障壁太大，足以阻挡电子传输，电子无法从负极经由PTC、PTC-U或PTC-A所形成的薄膜传输至正极。可以确定在本实施例所测得的电流是来自电洞传输。
如图8所示，在相同电压下，具有PTC-A或PTC-U所形成薄膜的结构的电流密度高，表示相较于PTC所形成薄膜，该些薄膜具有较好的电洞注入及传输能力。这是因为腺嘌呤-腺嘌呤间与尿嘧啶-尿嘧啶间所形成的氢键使得电洞有效地自一主链传输至附近另一主链。因此，PTC-U和PTC-A分别形成的薄膜的电洞传输能力改进。藉由PTC-U或PTC-A所形成的薄膜，电洞能有效地传输到发光层，且使装置发光，而非以热的形式耗散。 
实施例14：电洞注入 
依据HOMO值，获得图9的能级图。如图9所示，可知分别由PTC-A与PTC-U所形成的薄膜的HOMO值与ITO玻璃的功函数相近，且相较于PTC所形成的薄膜与ITO玻璃的能级差为0.3 eV，PTC-A所形成的薄膜与ITO玻璃间的能级差，及PTC-U所形成的薄膜与ITO玻璃间的能级差仅分别为0.23 eV与0.26 eV，表示PTC-A和PTC-U有助电洞注入。
实施例15：元件效能 
建构并测定具有以下结构的三种元件：ITO/PTC所形成的薄膜/NPB/参-(8-羟基喹啉)铝（tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum，以下简称Alq3）/氟化锂（以下简称LiF）/Al、ITO/PTC-A所形成的薄膜/NPB/Alq3/LiF/Al、以及ITO/PTC-U所形成的薄膜/NPB/Alq3/LiF/Al，其中薄膜是旋转涂布在ITO玻璃的表面上，而其他层则以蒸发-沉积法（evaporation deposition）形成。
如图10所示，在相同电压下，相较于具有PTC所形成的薄膜的元件，分别具有PTC-A所形成的薄膜和PTC-U所形成的薄膜的元件具有较高的电流密度，表示PTC-A和PTC-U具有较佳的电洞注入和电洞传输能力。 
如图11所示，分别具有PTC-A所形成的薄膜与PTC-U所形成的薄膜的元件的发光效能较具有PTC 所形成薄膜的元件的发光效能为佳。这是因为PTC-A与PTC-U的电洞注入和电洞传输能力优良，使得有更多的电洞与电子复合，以致发出更多光。 
实施例16：OLED装置效能 
本发明可用在OLED装置中，因此依图12所示的制程，根据ITO/薄膜(如表3所示)/NPB/Alq3/LiF/Al的结构建构三种装置。藉由外量子效率（EQE，装置表面的发射光子数与电洞注入数的比）、发光效率（LE）与功率效率（PE）评估三种OLED装置，藉以了解该些OLED装置的发光效能。如图13-15所示，可知分别具有PTC-A与PTC-U所形成薄膜的OLED装置的EQE、LE与PE皆优于具有PTC所形成薄膜的OLED装置的EQE、LE与PE，这是因为分别具有PTC-A所形成薄膜与PTC-U所形成薄膜的OLED装置的电洞注入与电洞传输能力改善。

实施例17：具有PTC-U/PTC-A所形成的薄膜的元件效能 
制造具有PTC-U/PTC-A所形成的薄膜（分别以1：4及1：10的比例）的元件，并进一步建构具有上述元件的OLED装置。如图16A-16D所示，可知相较于具有仅由PTC-A所形成薄膜的元件，具有PTC-U/PTC-A所形成薄膜（分别以1：4及1：10的比例）的元件的元件效率又进一步改善。
本发明已经由例示性较佳具体实施例描述。但，应了解本发明的范围并不局限在已揭露的具体实施例。相反地，本发明的范围意于涵括各种修饰和类似的配置。因此，申请专利范围的范畴应给予最广解释，以包含不同此类的修饰和类似的配置。