[发明专利]一种基于芘的噻吩多环有机半导体材料的合成

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于芘的噻吩多环有机半导体材料化合物及制备方法，属于光电转换材料领域。

背景技术

噻吩衍生物制的光敏材料分子，能够高效率的把吸收的太阳光的能量转换为电能。有机半导体分子和聚合物为开发新的电子产品提供了可行性，多环芳烃n-并苯是最有前途的有机半导体材料之一。虽然环数较多的n-并苯(n＞5)不稳定，但已有一些成熟的方法来制备稳定性较好的环数更高的并苯(5≤n≤9)。此外，大环并苯光电特性的测试结果良好，这就更加证明了在这方面深入研究的必要性。并且，氮杂的并苯在某些情况下比单纯的并苯更加稳定和容易制备。通过增加额外的芳香环来横向增大线性芳香主链的共轭程度，会使得稳定性增强。这些基于芘的氮杂稠环的共同特征之一就是它们都是通过1,2-二胺和四酮的环缩合来合成不同的多环芳香化合物。制备这些化合物的关键基础之一就是合成4，5，9，10-四酮的芘。然而，从4，5，9，10-四酮芘衍生的氮杂稠环化合物是高度不溶的，也因此限制了其广泛应用。尽管已有报导通过在芘中引入烷基来增加其溶解性，但这些方法都不甚理想。作为一种大平面芳环分子，芘及其衍生物由于其优异的发光性能，已在荧光标记、荧光应用领域得到广泛应用。但是作为有机荧光材料，π-π堆积可以使分子聚集而引起的荧光淬灭，在固态或溶液中基本无荧光性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一是促进更高基于芘的氮杂化合物制备和表征的方法，利用芘的自身结构引入适当的可溶性基团在环缩合步骤中直接生成可溶的氮杂稠环化合物，这样在后一阶段就不需要进一步的官能化反应了。目的之二是在所述基于芘化合物分子上修饰噻吩基团，从而促进其溶解性，同时增加了分子的共轭程度，有利于分子内的电子的转移。目的之三是提供一种基于芘的噻吩多环有机半导体材料化合物的制备方法；

本发明的目的由以下技术方案实现：

一种基于芘的噻吩多环有机半导体材料化合物，所述化合物的分子式为C₇₆H₈₆N₄S₄和C₆₂H₈₀N₂S₂，结构式如下：

一种基于芘的噻吩多环有机半导体材料化合物的制备方法，所述方法具体步骤如下：

(1)1,3,6,8-四溴芘的合成

向反应器1中加入芘，使用硝基苯作溶剂，搅拌情况下使用注射器加入液溴，220℃加热搅拌回流4h,反应结束后，抽滤，用乙醇洗，得到灰绿色固体，真空干燥过夜，得到固体1,3,6,8-四溴芘；

(2)1,3,6,8-四辛炔芘的合成

向反应器2依次加入1,3,6,8-四溴芘，干燥的四氢呋喃和二异丙胺，然后抽真空，充氮气两次，在通有氮气的条件下加入碘化亚铜和二(三苯基膦)二氯化钯，抽真空，充氮气两次，然后再搅拌条件下用注射器注入1-辛炔，再次抽真空充氮气，80℃加热回流反应过夜；反应完毕后用硅藻土过滤，二氯甲烷洗涤，得到溶液，减压旋蒸，硅胶过柱纯化，得到亮黄色固体1,3,6,8-四辛炔芘；

(3)1,3,6,8-四辛烷芘的合成

向反应器3中加入1,3,6,8-四辛炔芘，使用最少量二氯甲烷完全溶解，加入乙酸乙酯作溶剂，最后加入钯/碳作催化剂，抽真空，然后扎上氢气球，使之处于氢气环境下，常温反应24h，反应完成后，用硅藻土过滤，乙酸乙酯洗，得到溶液，减压旋蒸，得到浅黄色固体1,3,6,8-四辛烷芘；

(4)1,3,6,8-四辛烷-4,5,9,10-四酮芘和1,3,6,8-四辛烷-4,5-二酮芘的合成

向反应器4中依次加入固体1,3,6,8-四辛烷芘，二氯甲烷，乙腈，水，高碘酸钠，三水三氯化钌作催化剂，46℃搅拌反应3天，水洗，二氯甲烷萃取，减压旋蒸，过硅胶柱提纯，通过调节高碘酸钠用量可分别得到1,3,6,8-四辛烷-4,5,9,10-四酮芘和1,3,6,8-四辛烷-4,5-二酮芘；

(5)2,1,3-苯并噻二唑的合成

向反应器5中依次加入邻苯二胺，二氯甲烷，三乙胺，室温下搅拌全溶，冰浴下滴加氯化亚砜，70℃回流4h，反应后加水，稀硫酸调节pH为2，二氯甲烷萃取，水洗，无水硫酸镁干燥，硅胶柱提纯，得到黄色固体2,1,3-苯并噻二唑；

(6)4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑的合成