[发明专利]梯形稠多环共轭半导体分子及聚合物的合成与应用

权利要求书

1.一类具有梯形稠合多环结构的化合物，和含有以该结构为单体的共轭聚合物，其特征是具有如下结构通式。确切地说，这种结构是通过中间2-5个芳香环稠合在一起的两个反式苯并双环戊二烯(s-indacene)单元，其两侧又分别线性对称地稠合了1至3个芳香环状结构。

式中的R是氢原子或者含有1个至30个碳原子的链状或环状的、饱和与不饱和的脂肪基团，以及带有这类脂肪基团的苯基或其他杂环芳香基团，它们可以相同也可以不相同。这些基团中的一个或多个CH₂和CH₃基团上的氢原子则可能会被F原子取代，链中也会含有N、O、S、Si原子及其衍生物。Ar¹-Ar⁴是稠合在一起的含有0-1个杂原子的不饱和五元环，n是0-2的整数，m是0-3的整数。

2.根据权利要求1所述的具有梯形稠合多环单体的共轭小分子化合物，其特征是具有如下结构通式的分子。

T-(Ar)_x-T

式中：Ar为权利要求1所述的梯形稠合多环结构；T为权利要求1所述的R基团，或者任何取代、未取代的芳香烃类与芳香杂环；也可以是：F、Cl、Br、I原子；x是≥1的整数。

3.根据权利要求1所述的含具有梯形稠合多环单体的共轭聚合物，其特征是具有如下结构式的均聚物和共聚物。该结构式并不排除经封端处理的这类聚合物。

式中：Ar^a为权利要求1所述的梯形聚合物单体；Ar^b为任何取代、未取代的芳香烃类与芳香杂环，以及链状的共轭不饱和单元；x是≥1的整数；y≥0的整数；n是整数。下列结构式均为本要求中Ar^b的特例： 

4.根据权利要求1所述的梯形稠合多环结构，其特征是稠合在结构两侧的各是一个至三个五元芳香环。其具体结构通式(I)-(IV)如下所示：

式中的R和T均如权利要求1所述。X、Y和Z则代表O、S、Se、Te原子和NR基团；Z还可以是C(R²R³)、C＝C(R²R³)、Si(R²R³)、Ge(R²R³)基团。它们可以相同，也可以不相同。R’的含义与R相同但不一定同时相等。 

5.一种根据权利要求4所述的梯形稠合多环结构的合成方法，其特征是通过步骤：1)将末端芳香环用烷基锂但锂化然后再与三烷基氯化锡反应得到其三烷基锡中间体；或者与硼酸酯反应制备其硼酸或其硼酸酯中间体；或者与无水二氯化锌反应制备其氯化锌中间体；或是将单溴代或单氯代的末端芳香环在无水溶剂中与金属镁反应制备其格氏(Grignard)试剂。2)步骤1所得到的锡、锌、硼或镁中间体在过渡金属催化下与2，5-二溴-1，4-对苯二甲酸二烷基酯发生单交叉偶联生成2-溴-5-芳香环取代的1，4-苯二甲酸二烷基酯。3)步骤2所得到的产物与双金属化的双环以上的稠环芳香结构(如噻吩并[3，2-b]噻吩)进行双重交叉偶联，制得含有两个1，4-苯二甲酸二烷基酯的四酯共轭结构。4)步骤3所得到的四酯结构在无水溶剂中与烃基锂或烃基格氏试剂反应生成四叔醇中间体。5)步骤4所得到中间体在四酯中间体在如：甲酸、乙酸、三氟乙酸、盐酸、硫酸、磷酸、甲磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸，三氯化铝，三氟化硼等，酸性条件下发生四重脱水环化生成梯形稠合多环结构。6)梯形稠合多环结构经过二溴代即得到可用作聚合反应的单体，也可通过交叉偶联进行进一步的衍生反应，或者将其直接锂化用步骤1所述的反应制备其含锡、硼、锌的有机金属中间体或聚合物单体。