[发明专利]一种基于吡啶吡咯二酮和二茚并二噻吩稠环的共轭小分子材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于吡啶吡咯二酮和二茚并二噻吩稠环的共轭小分子材料及其制备方法，该小分子材料的结构式为：其中，R₁为C_nH_2n+1烷基链，n≥1；R₂为C_nH_2n+1烷基链，n≥1；或者R₂为烷基苯链该小分子材料的制备方法以吡啶吡咯二酮溴化单体和二茚并二噻吩稠环的锡单体，在Stille反应条件下制备而成。本发明结合吡啶吡咯二酮的强缺电子特性，二茚并二噻吩稠环的给体以及平面结构特性，提供一类可溶液处理的小分子半导体材料，有望应用于有机薄膜晶体管、有机光伏以及其它有机电子领域。

技术领域

本发明涉及有机小分子半导体材料领域，具体涉及一种基于吡啶吡咯二酮和二茚并二噻吩稠环的共轭小分子材料及其制备方法。

背景技术

近年来，有机半导体材料在有机薄膜晶体管、有机光伏和有机发光二极管中的应用研究越来越引起人们的重视，有机半导体材料分为聚合物和有机小分子，聚合物具有成膜性能好，性能高的优势，但是每批次的可重复性差。与聚合物相比，小分子具有固定的结构，可重复性好，优异的结晶性能等优点，使得有机小分子具有广阔的应用前景。但是有机小分子的成膜性能较差，目前高性能的小分子半导体材料基本上采用真空蒸镀或者通过引入聚合物辅助成膜的方式获得。因此获得良好成膜的有机小分子半导体材料一直是值得关注的热点。给体—受体(D-A)组合的方式合成的共轭聚合物在性能上超过非晶硅。这种D-A结构在小分子中也获得了发展，其分子量比一般的小分子大，从几百到几千，可以通过旋涂成膜的方式制备有机半导体器件，因此，这种D-A结构是发展溶液处理小分子半导体材料的有效途径。

发明内容

本发明利用吡啶吡咯二酮和二茚并二噻吩稠环这两类单元的优点，提供一种基于吡啶吡咯二酮和二茚并二噻吩稠环的共轭小分子材料及其制备方法。本发明的聚合物具有刚性的主链结构，吡啶吡咯二酮是强的受体单元，二茚并二噻吩稠环是给体单元，组成A-D-A结构的小分子半导体材料，同时通过在支链中引入不同类型的支链来促进溶解，是一类可溶液加工的小分子半导体材料。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

第一方面，本发明涉及一种基于吡啶吡咯二酮和二茚并二噻吩类稠环共轭小分子材料，所述材料的结构式为：

其中：R₁为C_nH_2n+1烷基链，n≥1；

R₂为C_nH_2n+1烷基链，n≥1；或者R₂为烷基苯链

另一方面，本发明提供了上述聚合物小分子材料的制备方法，其中基于吡啶吡咯二酮和二茚并二噻吩稠环的主链结构，可通过Stille反应制备得到，所用单体分别为吡啶吡咯二酮的溴化单体和二茚并二噻吩稠环的锡单体。

其中：R₁为C_nH_2n+1烷基链，n≥1；

R₂为C_nH_2n+1烷基链，n≥1；或者R₂为烷基苯链

本发明具有如下有益效果：本发明所述的新型有机小分子半导体材料是基于吡啶吡咯二酮的强缺电子特性，二茚并二噻吩稠环的平面大π共轭给体优势，分子之间具有强烈的D-A相互作用，制备一类新型的有机小分子半导体材料；本发明所制得的有机小分子材料结构具有强吸电子的羰基和内酰胺基团，以及刚性的共平面的大π共轭体系，同时引入柔性烷基链，可以溶液加工，可应用于有机薄膜晶体管，有机光伏以及其它有机电子领域。

附图说明