Síntesis de 5,6-dioxo-5,6-dihidropirazina [2,3-f] quinoxalino-2,3,8,9-tetracarbonitrilo como sintón para la obtención de monómeros orgánicos

Abstract

La electrónica orgánica es una tecnología emergente. En la última década su uso se ha popularizado, sobretodo en el campo de la optoeletrónica. Tecnologías que resultaban inverosímiles hace pocos años ahora se han instaurado y forman parte ya de lo cotidiano, a nadie le sorprenden términos como OLED o AMOLED. Esto se debe a que los nuevos compuestos orgánicos son más baratos, tanto su preparación como su manipulación, ofrecen tan buenas propiedades como los inorgánicos o mejores y además abre un abanico de nuevas posibilidades como pueden ser pantallas flexibles o imprimir una matriz de leds orgánicos (OLEDs) con tecnologías similares a las de una impresora de inyección de tinta. Las moléculas orgánicas deben sus propiedades electrónicas a la conjugación de enlaces dobles. Un enlace sencillo está formado únicamente por un enlace ¿, mientras que un enlace doble está formado por un enlace ¿ y otro ¿. El GAP de los enlaces ¿ es mucho mayor que el de los enlaces ¿, por lo que los únicos con propiedades conductoras son los compuestos que presentan enlaces ¿ conjugados. El GAP es el equivalente orgánico de la banda prohibida en los semiconductores inorgánicos, en los que representa la distancia entre las bandas de valencia y de conducción, si es demasiado grande no habrá conducción. En el caso de los semiconductores orgánicos, en lugar de bandas se habla de niveles energéticos HOMO y LUMO, equivalentes a la banda de valencia y la banda de conducción respectivamente. Para que la conducción sea buena es importante el solapamiento entre los enlaces ¿, eso depende fundamentalmente de la ordenación molecular. Por fortuna, muchos de los compuestos orgánicos con los que se trabaja exhiben propiedades cristal líquido, lo que implica la ordenación necesaria para que se dé un buen solapamiento. De manera que lo que se busca a la hora de sintetizar posibles semiconductores orgánicos es que estos posean enlaces dobles conjugados y posibilidad de comportarse como cristal líquido. Sin embargo las propiedades conductoras de un compuesto no se conocerán con exactitud hasta que este haya sido probado como tal. Para obtener compuestos de este tipo, en este proyecto se ha trabajado en torno a la molécula HAT, conocida por sus buenas propiedades como semiconductor orgánico. El trabajo presentado en esta memoria se ha centrado en sintetizar compuestos derivados del HAT, con el objetivo de mejorar las actuales propiedades de este. Los compuestos sintetizados son sintones[*] distintos del mentado HAT, pero con este como núcleo y que servirán para crear moléculas mayores. Se pretende que estas moléculas formadas sean monómeros aceptores de electrones, para que, combinadas con monómeros dadores de electrones, se polimericen juntos, dando lugar a polímeros con un GAP muy bajo. Estos polímeros tienen un GAP tan pequeño que usados como células solares orgánicas absorben longitudes de onda muy bajas, la radiación roja e incluso la infrarroja. Para obtener estos monómeros aceptores de electrones se introducen heteroátomos aceptores de electrones en la estructura orgánica conjugada. Si se añaden además de heteroátomos aceptores de electrones, heteroátomos dadores de electrones se pueden conseguir moléculas ambipolares. Esto significa que para distintos potenciales pueden funcionar como conductores tipo n o tipo p. La manera de trabajar en este proyecto consistió sintetizar, mediante reacciones multietapa los distintos monómeros o sintones de estos, con mayor o menor cantidad de sustituyentes para luego agregar otros. Viendo la molécula de HAT como un sintón con tres huecos bidentados (Figura 1), se han introducido grupos carbonitrilo, dejando libres uno o dos huecos bidentados o bien ninguno. Para comprobar la capacidad de acoger grupos en los huecos bidentados, se han añadido anillos bencénicos a las distintas moléculas generadas. En todo momento conservando la conjugación de enlaces dobles.