[发明专利]一种巯基螺噻喃化合物及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种巯基螺噻喃化合物及其制备方法与应用。

背景技术

自从1986年有机场效应晶体管(OFET)发明以来(Tsumura，A.；Koezuka，H.；Ando，T.Appl.Phys.Lett.1986，49，1210)，由于其在传感器、射频标签、电子纸、有源矩阵显示等方向具有很大的潜在应用价值，从而受到了人们的广泛关注。除了提高OFET性能和优化器件结构以外，制备多功能光电OFET器件也是有机电子学领域的一个重要发展方向。最近十多年中，功能化有机场效应管(FOFET)已经在光检测、信号存储、激光发射、环境监测、药物输运等领域显示出巨大的应用前景并取得长足的发展，成为最为重要的有机电子器件之一(Guo Y.L.，Yu G.，Liu Y.Q.，Adv.Mater.，2010，22，4427-4447)。

近年来，有机场效应晶体管的功能化修饰主要集中在半导体层和介电层中(Shen Q.，Wang，L.J.，Liu S.，Cao Y.，GanL.，Guo X.F.，SteigerwaldM.L.，ShuaiZ.G.，Liu Z.F.，Nuckolls C.，Adv.Mater.，2010，22，3282-3287)，而针对半导体器件各个部分之间界面的功能化却鲜有人报道。在有机场效应晶体管领域，自组装技术以其低成本，易制备等优点受到越来越广泛的关注，通过在晶体管器件的各种界面中增加不同的自组装层(SAM)来改善器件性能(Asadi K.，Wu Y.，Gholamrezaie F.，Rudolf P.，Blom W.M.，Adv.Mater.，2009，21，4109-4114；Pernstich K.P.，Haas S.，Oberhoff D.，Goldmann C.，Gundlach D.J.，Batlogg B.，Rashida A.N.，Schitterb G.，J.Appl.Phys.，2004，96，6431-6438)，成为了大家关注的热点，但是这种自组装技术尚未广泛应用到功能化OFET器件领域。

基于螺吡喃、螺噻喃结构的光致变色化合物具有响应灵敏，稳定性高等优异的性能，在功能化OFET中显示出良好的应用前景。目前，对于这类材料的应用只是局限在半导体组分内部掺杂以及半导体/介电层界面上(Zhang H.T.，Guo X.F.，Hui J.S.，Hu S.X.，Xu W.，Zhu D.B.，Nano Lett.，2011，11，4939-4946)，然而，在半导体/金属电极界面通过组装螺噻喃分子使OFET具有光响应功能的研究工作还未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型光致变色分子巯基螺噻喃化合物及其制备方法与在制备功能有机光电器件中的应用。

本发明提供的巯基螺噻喃化合物，如式I所示，

式I

式I中，R₁为碳原子数为8～16的烷基。

本发明还提供了上述巯基螺噻喃化合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)式II所示N-取代吲哚与邻醛基对硝基苯硫酚进行成环反应得到式III所示N-溴烷基螺噻喃；

(2)在酸性条件下，式III所示N-溴烷基螺噻喃与硫代乙酸钾进行亲核取代反应即得式I所示巯基螺噻喃化合物，

式II                    式III

式II和式III中，R₁为碳原子数为8～16的烷基。

该制备方法的反应流程图如图1所示。

上述的制备方法中，步骤(1)所述成环反应中，式II所示N-取代吲哚与邻醛基对硝基苯硫酚的摩尔份数比可为(1～1.2)∶(1～2)，具体可为1∶1.2；步骤(2)所述亲核取代反应中，所述式III所示N-溴烷基螺噻喃与硫代乙酸钾的摩尔份数比为(1～1.2)∶(2.5～5)，具体可为1∶3。

上述的制备方法中，步骤(1)所述成环反应的温度为50℃～90℃，具体可为60℃，时间为4h～6h，具体可为5h；步骤(2)所述亲核取代反应的温度为40℃～70℃，具体可为60℃，时间为0.5h～2h，具体可为0.5h。

上述的制备方法中，步骤(1)所述成环反应和步骤(2)所述亲核取代反应的溶剂均为乙醇、丙酮和二氯甲烷中的至少一种；步骤(1)所述成环反应和步骤(2)所述亲核取代反应均在惰性气氛下进行，如氮气气氛或氩气气氛中。