[发明专利]一种十字型苯并二噻吩化合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化合物合成领域，尤其涉及一种十字型苯并二噻吩化合物及其制备方法。

背景技术

有机场效应晶体管是以有机半导体材料作为有源层的晶体管器件。和传统的无机半导体器件相比，由于其可用于生产大面积柔性设备而被人们广泛研究，在有机发光、有机太阳能电池，传感器、有机存储、电子纸等众多领域具有潜在而广泛的应用前景。

在有机场效应晶体管器件中起关键作用的是有机半导体材料。一维线型材料具有良好的电学性能，然而目前报道的材料仍然不能满足实际应用需要。拓展和合成新的有机半导体材料对于有机场效应晶体管的产业化有着重要意义。将材料从一维构型拓展到二维构型是一种重要的思路。然而，迄今为止，有关二维有机半导体材料的报道还不多。在此我们利用十字构型设计发展了一类新型的二维有机半导体材料，希望能在有机场效应晶体管等领域发挥重要应用。

发明内容

本发明提供一种十字型苯并二噻吩化合物，其合成路线简单、有效、原料为商业化产品，合成成本低、合成方法具有普适性，可推广到其他各种取代基取代的十字型有机半导体化合物的合成。同时本发明合成的十字型化合物，具有较大的共轭结构，电荷离域范围广，因而在有机场效应晶体管等有机半导体器件中有良好的应用前景。

本发明还提供所述十字型苯并二噻吩化合物的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种十字型苯并二噻吩化合物，该十字型苯并二噻吩化合物结构通式为：

所述十字型苯并二噻吩化合物结构通式中，R与R'为芳香基团，且为带有烷基链或吸电子基团的苯环或噻吩环。

一种所述的十字型苯并二噻吩化合物的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

1)在无水无氧氮气保护的条件下，将R的溴代或碘代物用锂盐锂化，然后与苯并二噻二酮反应，再加入氯化亚锡的盐酸溶液，反应完毕得到R取代的苯并二噻吩化合物，通式为(式II)，其中R为芳香基团，且为带有烷基链或吸电子基团的苯环或噻吩环；

2)所述R取代的苯并二噻吩化合物用丁基锂锂化后与有机锡混匀进行反应，反应完毕得到式III所示的中间体化合物，通式为

3)所述中间体化合物与R'的溴代或碘代物在催化剂条件下进行反应，反应完毕得到式I所示的十字型苯并二噻吩化合物。

所述的锂化试剂为正丁基锂。

步骤1)和步骤2)的反应均在溶剂中进行，溶剂为四氢呋喃。

步骤1)中，所述苯并二噻二酮、R的溴代或碘代物、正丁基锂与氯化亚锡的投料摩尔用量比为1:4-8:4-8:8-16，优选1:4.4:4.4:8.4；该反应过程中，锂化温度为-50～-78℃，当加入苯并二噻二酮后在40～60℃条件下反应1-3h,加入氯化亚锡盐酸溶液后反应8～16h。

步骤2)中，所述有机锡为三丁基氯化锡，所述有机锡与步骤1)所得R取代的苯并二噻吩化合物和正丁基锂的投料摩尔用量比2-4:1:2-4；反应锂化温度为-50～-78℃，最后反应温度为室温，反应过夜。

在步骤3)中，步骤2)所得中间体化合物与R'的溴代或碘代物投料摩尔用量比为1:2-6，优选1:5。

步骤3)中所用催化剂为四三苯基膦钯，中间体化合物与R'的溴代或碘代物进行反应时的温度为90-120℃，时间为16-36小时。

本发明提供的合成路线如下所示：

在催化剂条件下，式III所示化合物与卤代芳香化合物混匀进行反应，温度为90‐120℃，时间为16‐36小时。

本发明首先在无水无氧条件下，用正丁基锂将R的溴代或碘代物锂化，再加入苯并二噻二酮，反应得到的中间体用氯化亚锡盐酸溶液还原，获得R取代的苯并二噻吩化合物(见式II)；然后，将所得R取代的苯并二噻吩化合物与锂化试剂和有机锡依次进行反应，得到中间体化合物式(见式III)；最后将所得中间体化合物与R'的溴代或碘代物在催化剂条件下进行反应，反应完毕得到十字型苯并二噻吩化合物。

十字型苯并二噻吩并苯化合物的合成路线简单、有效、原料为商业化产品，合成成本低、合成方法具有普适性，可推广到其他各种取代基取代的十字型苯并噻吩类化合物的合成。同时本发明合成的十字型化合物，具有较大的共轭结构，电荷离域范围广，因而在有机场效应晶体管等有机半导体器件中有良好的应用前景，实用性强，具有较强的推广与应用价值。