[发明专利]以二噻吩并吡咯为分子中心的给-受-给-受-给型齐聚噻吩衍生物及其制备方法

说明书

以二噻吩并吡咯为分子中心的给‑受‑给‑受‑给型齐聚噻吩衍生物，化学结构式如式Ⅰ所示：；合成步骤为：由2,6‑二(三甲基锡)‑N‑异辛基二噻吩并[3,2‑b:2',3'‑d]吡咯与4,7‑二溴‑[1,2,5]噻二唑并[3,4‑c]吡啶反应合成中间体(2,6‑二{4‑(7‑溴‑[1,2,5]噻二唑并[3,4‑c]吡啶)}‑N‑异辛基二噻吩并[3,2‑b:2',3'‑d]吡咯)；再与2‑(三甲基锡)‑5‑(4‑正己基苯基)噻吩反应得到目标齐聚噻吩衍生物；具有窄的带隙和较低的HOMO能级、良好的溶解性和成膜性，有望作为有机半导体材料，应用于有机薄膜场效应三极管，有机发光二极管和有机太阳能电池器件的制备。

技术领域

本发明属于噻吩衍生物及有机半导体材料技术领域，尤其涉及以二噻吩并吡咯为分子中心的给-受-给-受-给型齐聚噻吩衍生物及其制备方法。

背景技术

在众多的有机半导体材料中，齐聚噻吩及其衍生物具有合成简单、易于纯化、迁移率高、能级可调控和稳定性好等优点，已成为目前有机半导体器件制备中最为重要的一类给体材料。而具有较好半导体性能的齐聚噻吩及其衍生物通常溶解性和成膜性不好，较难制成器件，以至于其较难应用于实际。因此，如何在保证半导体性能的前提下，提高聚噻吩及其衍生物的溶解性和成膜性成为相关科研人员目前主要的研究方向。

在齐聚噻吩及其衍生物的分子设计中，构筑给-受型键联结构是提升其半导体性能的常用方法。在齐聚噻吩及其衍生物的分子骨架中引入给电子单元和受电子单元，能有效增强其π-π堆积效应，推动电荷转移，拓宽其吸收光谱，降低HOMO能级和材料带隙。二噻吩并吡咯是一种具有刚性平面共轭结构的给电子基团。将二噻吩并吡咯引入到分子骨架中能提高分子的共平面性，优化齐聚物的平面共轭性，使分子间形成有序的堆积，从而能提高载流子的运输效率。吡啶并噻二唑是一种用来当作给体单元的理想材料。以吡啶并噻二唑为给体单元能增强齐聚物的π-π堆积效应，促进电荷在分子内的移动，可降低有机分子的能隙，获得较高的电子亲和力和较好的化学稳定性，降低材料的带隙。此外，目前研究常把烷基侧链引入到分子骨架的合适点位，以改善增强材料的溶解性，降低其制成器件的工艺难度。

发明内容

为开发出性能优异且可溶液加工的有机半导体新材料，本发明的目的在于提供一种以二噻吩并吡咯为分子中心的给-受-给-受-给型齐聚噻吩衍生物及其制备方法。

本发明设计和制备的一种以二噻吩并吡咯为分子中心的给-受-给-受-给型齐聚噻吩衍生物的化学结构式如下图所示：

所述的以二噻吩并吡咯为分子中心的给-受-给-受-给型齐聚噻吩衍生物及其制备方法，其特征在于，制备包括如下步骤：

步骤1，在保护气氛下，将2,6-二(三甲基锡)-N-异辛基二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]吡咯，4,7-二溴-[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶，钯催化剂和N,N-二甲基甲酰胺加入三颈圆底烧瓶中，加热搅拌反应一定时间后得到中间体(2,6-二{4-(7-溴-[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶)}-N-异辛基二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]吡咯)，其分子结构如下。

步骤2，在保护气氛下，将中间体，2-(三甲基锡)-5-(4-正己基苯基)噻吩，钯催化剂和N,N-二甲基甲酰胺加入三颈圆底烧瓶中，加热搅拌反应一定时间后得到所述的一种以二噻吩并吡咯为分子中心的给-受-给-受-给型齐聚噻吩衍生物。

所述步骤1中的中间体由2,6-二(三甲基锡)-N-异辛基二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]吡咯与4,7-二溴-[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶通过Stille交叉偶联反应得到。

所述的2,6-二(三甲基锡)-N-异辛基二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]吡咯与4,7-二溴-[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶的摩尔比为1:1～5。