[发明专利]一种具有硫杂螺环结构的有机分子电子材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属分子电子材料技术领域，具体涉及一种硫杂螺环结构的有机分子电子材料及其制备方法

技术背景

利用有机功能分子来制作分子器件和有机集成电路是一个前沿的研究领域，这方面的研究被认为是未来信息产业的基础之一。要研制分子电子器件就必须先开发出高性能的分子电子材料，因此设计和合成有机功能分子就成为这方面的核心问题。

有机分子的结构多种多样，性能也各异。通过在分子水平上对有机分子进行设计、裁剪和组装，可以达到控制和修饰光电信号的目的。近年来，人们还不断提出用有机分子来制作各种电子器件，比如电存贮器、场效应晶体管、共振隧道器件、以及分子基逻辑门等，应用前景非常广阔([1]Z.Y.Hua and G.R.Chen.Vacuum，1992，43：1019；[2]J.H.Schon，S.Berg，Ch.Kloc，B.Batlogg.Science，2000，287：1022；[3]J.Chen，M.A.Reed，A.M.Rawlett，J.M.Tour.Science，1999，286：1550；[4]C.P.Collier，et al..Science，1999，285：391)。

有机分子的功能性质跟分子本身的结构有极大的关系。如果分子中含有大π共轭单元，往往会有高的载流子迁移率，如果在共轭体系中引入杂原子，还可以调控载流子的性质和迁移率，高的载流子迁移率对于研制有机场效应晶体管非常有用([5]H.E.Katz，Z.Bao，S.L.Gilat.Acc.Chem.Res.，2001，34：359)。研究还发现，某些结构特殊的有机分子对电子具有很强的亲合力，表现为电子受体(Acceptor)；而另一些结构的有机分子则具有较低的电离电位，表现为电子给体(Donor)。如果把电子给体和电子受体进行共轭连接则可以构成具有推吸(push-pull)电子结构的功能单元。具有这种结构的有机分子在电场作用下分子的电性质(比如电导率)会发生明显的变化，有些分子的电性质还会发生急剧的转变，比如高阻态向低阻态快速跃迁，从而起到开关的作用([6]徐伟，夏燚，华中一，一种具有极性记忆效应的有机电双稳薄膜及其应用。中国专利申请号为：01105362.3)。

本专利设计并合成了一种新型的、高热稳定性的有机分子，这些分子可用作分子半导体和电双稳材料，在微电子器件和分子电子器件中有广泛的实际应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高热稳定性的具有硫杂螺环结构的有机分子电子材料及其制备方法。

本发明提出有机分子电子材料具有如下的硫杂螺环结构：

并通过螺环将两端的结构和功能单元连接起来。

设计不同的结构单元，并用这种螺环进行连接，可以构建不同的化合物，比如：(1)在硫杂螺环两端分别连接亚芴基，得到化合物(A)，其结构式为：该化合物的分子式为C₃₃H₂₄S₄。中文名称为：3，9-二亚芴基-2，4，8，10-四硫杂螺[5，5]十一烷；英文名称为：3，9-difluoren-9-ylidene-2，4，8，10-tetrathiaspiro[5.5]undecane.(2)在硫杂螺环两端分别连接氧代蒽亚基，得到化合物(B)，其结构式为：该化合物的分子式为C₃₅H₂₄O₂S₄。

中文名称为：3，9-二(9-(10-氧代(9-蒽亚基)))-2，4，8，10-四硫杂螺[5，5]十一烷；

英文名称为：3，9-bis(9-(10-oxo(9-anthrylidene)))-2，4，8，10-tetrathiaspiro[5.5]undecane.(3)在硫杂螺环两端分别连接二氰基亚甲基蒽亚基，得到化合物(C)，其结构式为：

该化合物的分子式为C₄₁H₂₄N₄S₄。

中文名称为：3，9-二(9-(10-(二氰基亚甲基)(9-蒽亚基)))-2，4，8，10-四硫杂螺[5，5]十一烷；

英文名称为：3，9-bis(9-(10-(dicyanomethylene)(9-anthrylidene)))-2，4，8，10-tetrathiaspiro[5.5]undecane.(4)在硫杂螺环两端分别连接硫代蒽亚基，得到化合物(D)，其结构式为：