[发明专利]一种有机小分子半导体材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机小分子半导体材料及其制备方法。

背景技术

近年来，有机电子器件以其易加工、低成本、高适应性吸引了全世界学术界和产业界的目光。有机半导体器件如有机太阳能电池（OPV）、有机发光二极管（OLED）、有机电致变色（OEC）及有机薄膜晶体管（OTFT）等已经在许多领域开发应用。在所有这些有机光电领域，有机光电材料是关键。设计合成具有工艺简单、成本较低、材料性能稳定和长寿命以达到商业化目的的有机半导体材料将会具有很广的应用前景。

π共轭噻吩是一类有良好光电性能的有机材料，尤其令人感兴趣是某些非经典噻吩并[3,4-c]噻吩展示了有机导体材料的性能，使得这一领域的研究不仅具有理论价值，而且具有潜在的应用前景。1967年，Cava等最先对噻吩并[3,4-c]噻吩体系进行了研究，他们报道了反应活性很高、不稳定的1,3-二取代噻吩并[3,4-c]噻吩存在的证据。1991年Ishii和Nakayama等通过连接上噻吩基团，Cava等连接上氰基等吸电子基团得到了较稳定的衍生物。

但是，噻吩并[3,4-c]噻吩及其简单衍生物仅限于以上少量有关合成的报道，事实上，以噻吩并[3,4-c]噻吩为核，可以制备一系列有机半导体光电材料，但是相关衍生物及其制备方法却未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种低能级有机小分子半导体材料及其制备方法。

本发明所提提供的低能级有机小分子半导体材料的结构式如式Ⅰ所示，

式Ⅰ

式Ⅰ中，R₁、R₂和R_a均选自烷基、芳香基和由所述烷基取代的所述芳香基中任一种，所述烷基为碳原子数为1～16的直链或支链烷基，所述芳香基为苯基、芴基、噻吩基、含氟苯基、含氮杂环基或含硅杂环基；

X、Y均选自O、N、S和Se中任一种；

n为1～7之间的自然数。

上述化合物中，所述噻吩基具体可为苯并噻吩基或二苯并噻吩基；

所述含氮杂环基可为吡咯、咔唑、噻唑、噻二唑、吡啶或哌啶；

所述含硅杂环基可为噻咯或苯并噻咯。

本发明提供的式Ⅰ所示化合物的制备方法，包括如下步骤：

（1）式Ⅱ所示甘氨酸化合物与式Ⅲ所示乙炔化合物经酰化反应得到式Ⅳ所示化合物；

式Ⅱ                       式Ⅲ                    式Ⅳ

式Ⅱ和式Ⅳ中，R_a选自烷基、芳香基和由所述烷基取代的所述芳香基中任一种，所述烷基为碳原子数为1～16的直链或支链烷基，所述芳香基为苯基、芴基、噻吩基、含氟苯基、含氮杂环基或含硅杂环基；

式Ⅲ和式Ⅳ中，R₁选自烷基、芳香基和由所述烷基取代的所述芳香基中任一种，所述烷基为碳原子数为1～16的直链或支链烷基，所述芳香基为苯基、芴基、噻吩基、含氟苯基、含氮杂环基或含硅杂环基；

（2）式Ⅳ所示化合物与P₂X₅进行反应得到式Ⅴ所示吡咯化合物；

式Ⅴ

P₂X₅和式Ⅴ中，X选自O、N、S和Se中任一种；R_a的定义同式Ⅱ；

（3）式Ⅴ所示吡咯化合物与式Ⅵ所示乙炔化合物经酰化反应得到式Ⅶ所示化合物；

式Ⅵ                                     式Ⅶ

式中，R₁和R_a的定义式Ⅳ，R₂选自烷基、芳香基和由所述烷基取代的所述芳香基中任一种，所述烷基为碳原子数为1～16的直链或支链烷基，所述芳香基为苯基、芴基、噻吩基、含氟苯基、含氮杂环基或含硅杂环基；

（4）式Ⅶ所示化合物经脱氨反应，或者经所述脱氨反应后重复步骤（2）和步骤（3），即得到式Ⅷ所示化合物；

式Ⅷ

式Ⅷ中R₁、R₂和R_a的定义同式Ⅶ；n为1～7之间的自然数；

（5）式Ⅷ所示化合物与P₂Y₅进行反应得到式Ⅰ所示化合物；