[发明专利]吡啶并噻吩基吡咯并吡咯二酮及其聚合物

说明书

本发明公开了一种吡啶并噻吩基吡咯并吡咯二酮聚合物。该吡啶并噻吩基吡咯并吡咯二酮聚合物的结构如式Ⅰ所示。以本发明吡啶并噻吩基吡咯并吡咯二酮为有机半导体层制备的有机场效应晶体管的空穴迁移率为1.31×10^‑3cm²V^‑1s^‑1，开关比大于10³‑10⁴；在有机场效应晶体管器件中有非常高的的应用前景。

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种吡啶并噻吩基吡咯并吡咯二酮及其聚合物。

背景技术

有机共轭聚合物为以π-共轭体系为骨架的一系列有机聚合物材料。由于聚合物材料是有小分子单体利用自聚合或者共聚合成的，所以聚合物的骨架结构可以利用对小分子的合成和修饰进行调整，进而调整其光电特性。同时，有机共轭聚合物在共轭骨架侧面一般都有助溶基团，可以通过该基团的引入调整溶解性。基于以上特殊溶解性以及粘附性的性质，有机共轭聚合物可以使用溶液法进行柔性、大面积加工制备，并且具有价格低廉，对塑料衬底兼容性好等优点，从而可以替代传统的以硅为基础的无机半导体材料。

基于聚合物的有机场效应晶体管(Polymer Based OrganicField-EffectTransistors,简称POFETs)则是一类以该类型的聚合物为半导体材料的有源器件。POFET器件在近年来引起了极为广泛的关注，并且取得了比较大的进展。器件的核心则是有机共轭聚合物材料。近年来，由于给体-受体型聚合物具有比较好的分子内以及分子间的相互作用，目前已经获取了比较高的空穴或者电子迁移率，从而受到了更多的关注与研究。其中，吡咯并吡咯二酮的结构被广泛应用于聚合物半导体材料研发领域。基于该结构的聚合物具有较低的分子能级，简单的合成路线和方法，使其具有广泛的应用到有机场效应晶体管的潜力。因而对吡咯并吡咯二酮前体进行化学修饰，并且合成基于该单体的新型聚合物材料具有十分重要的理论和应用意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种吡啶并噻吩基吡咯并吡咯二酮及其聚合物。

本发明所提供的噻唑基吡咯并吡咯二酮聚合物，其结构通式如式I所示，

上述式I中，Ar为常见的给电子共聚单元，具体为如下基团的任意一种：

所述Ar基团中，Z为O、S或Se原子；R₂为C1-C20的直链或支链烷基、F原子、含有氧原子或硫原子的C1-C20直链或支链烷基或C1-C20的碳氟直链或支链烷基；

均表示取代位；

R₁为C10-C60的直链或支链烷基或为含有氧原子、硅原子、氮原子和氟原子中至少一种的C10-C60的直链或支链烷基；

n为共聚单元个数，具体为5-100；

X₁至X₄均选自N原子和C原子中的任意一种，且X₁至X₄中任意一个为N原子时，其余三个基团只能为C原子，且桥连键在N原子的邻位。

上述式I中，R₁为C10-C60的直链或支链烷基。或者为含有氧原子、硅原子、氮原子或者氟原子等杂原子的烷基链。

上述式I中，n为具体为5-100；

具体的，R₁为2-癸基十四烷基、4-癸基十四烷基或5-癸基十五烷基；

所述为如下基团中的任意一种：

均表示取代位；

所述式I所示聚合物为式VI所示聚合物：