[发明专利]一种二噻吩并苯聚合物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物，尤其涉及一种二噻吩并苯聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

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，聚合物半导体材料以其易于提纯，溶液法制备薄膜，成本低而获得青睐。

含噻吩类聚合物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。

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，并且全部是小分子材料，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单体，但是相关聚合物制备方法却未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型二噻吩并苯聚合物半导体材料及其应用。

本发明提供了一种由式(I)所示的化合物，

在所述式(I)中，R、R₁、R₂和R₃各自独立地选自碳原子数为4-12的芳香基团、碳原子数为1-16的烷基或由碳原子数为1-16的烷基链取代的芳香基团；

X、Y选自S、O、N、Se中的任意一种；

m为0-7中任意一整数；n为1-50中任意一整数。

优选地，所述Ar选自苯基、噻吩基、含噻吩稠环基、卤素取代的苯基、含氮杂环芳基、含硫杂环芳基和含硅杂环芳基。

所述含噻吩稠环基进一步优先为噻吩、并二噻吩、连二噻吩、苯并噻吩；、所述含氮杂环芳基进一步优先为吡啶、喹啉、异喹啉；所述含硫杂环芳基进一步优先为噻唑、噻二唑；所述含硅杂环芳基进一步优先为噻咯。

优选地，所述R、R₁、R₂和R₃各自独立地选自苯基、噻吩基、含氟苯基、芴基、卤素取代的苯基、含氮杂环基、含硅杂环基，碳原子数为1-16的直链或支链烷基，或者由碳原子数为1-16的直链或支链烷基取代的苯基、噻吩基、卤素取代的苯基、含氮杂环芳基和含硅杂环芳基。

所述含氮杂环芳基进一点优选为噻吩、苯并噻吩，所述含硅杂环芳基进一步优选为噻咯。

本发明提供了一种制备上述式(I)所示化合物的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)N-甲基R基甘氨酸与酰化试剂进行酰化反应，生成N-甲基，N-芳基甲酰芳基甘氨酸；

(2)然后将所述N-甲基，N-芳基甲酰芳基甘氨酸与1，2-二R’基甲酰基乙炔在冰乙酸酐中回流，并经过1，3-偶极热偶联2+3反应得到N-甲基，2，5-二芳基-3，4-二芳甲酰吡咯；

(3)所述N-甲基，2，5-二芳基-3，4-二芳甲酰吡咯再与第一份P₂X₅在芳香有机溶剂中反应生成关环的吡咯芳香化合物；

(4)继续在芳香有机溶剂中，所述关环的吡咯芳香化合物与1，2-二芳香甲酰乙炔反应，再与间氯过苯甲酸进行氧化脱氨基反应，氧化脱氧基反应的产物与再与第二份P₂X₅在芳香有机溶剂中反应，便得到式(I)所示聚合物的单体；

(5)然后该单体通过Stille偶联聚合得到式(I)所示的聚合物。

优选地，所述酰化试剂选自苯甲酰氯、噻吩甲酰氯、含氟苯甲酰氯、含氮杂环甲酰氯、含硅杂环甲酰氯，以及含有碳原子数为1-16的直链或支链烷基的甲酰氯，或者由碳原子数为1-16的直链或支链烷基取代的噻吩甲酰氯、含氟苯甲酰氯、含氮杂环甲酰氯、含硅杂环甲酰氯；进一步优选地，所述酰化试剂选自苯甲酰氯、噻吩甲酰氯、含氟苯甲酰氯、芴基甲酰氯、苯并噻吩甲酰氯和二苯并噻吩甲酰氯；

所述N-甲基R基甘氨酸中，所述R基选自苯基、噻吩基、含氟苯基、含氮杂环基、含硅杂环基，以及碳原子数为1-16的直链或支链烷基，或者含有碳原子数为1-16的直链或支链烷基取代的苯基、噻吩基、含氟苯基、含氮杂环基、含硅杂环基；进一步优选地，所述N-甲基R基甘氨酸中的R基选自苯基、噻吩基、含氟苯基、芴基、苯并噻吩基和二苯并噻吩基；