[发明专利]一种基于醌式结构的新型含七元环共轭分子材料及其制备与应用

说明书

本发明公开一种基于醌式结构的含七元环新型共轭分子材料及其制备方法与应用。本发明的新型共轭分子材料的结构式如下所示。从商业可得的原料出发，通过Suzuki偶联反应、缩合反应、Diels‑Alder反应、亲核加成反应及还原反应这五步反应，成功实现了基于醌式结构的含七元环新型共轭化合物的合成。合成路线所涉及的反应大都较为高效。设计合成出的基于醌式结构的含七元环新型共轭化合物结构新颖、稳定性较好且在常用的有机溶剂中都具有较好的溶解性。本发明设计合成的基于醌式结构的含七元环新型共轭化合物具有较好的传输性能和溶解性，可应用于制备p‑型场效应器件中。

技术领域

本发明属于有机材料合成和材料化学领域，具体涉及一种基于醌式结构的新型含七元环共轭分子材料及其制备与应用。

背景技术

有机光电功能材料由于具有种类多样、结构可调、柔性质轻、可大面积制备等优点而受到广泛的关注。其中并苯类化合物是一类重要的有机功能材料，随着共轭苯环数目的增加，并苯分子的能级逐渐改变，电子的跃迁和传输能力都有较大的提升，有利于光电功能的改善。并五苯类化合物是其中的明星化合物，其单晶场效应器件最大空穴迁移率可达到35cm²/Vs，此外由于其分子量小、结构简单、单线态裂分产率高且具有双自由基性质而被认为是有前景的光电转换材料。

同其它的芳香族化合物相比，醌式结构具有以下几个特点：1)带隙狭窄，吸收红移，在近红外吸收等领域具有潜在应用；2)分子堆积紧密，分子间作用力强，对光电功能具有促进作用；3)存在醌式与凯库勒结构的共振异构，具有潜在的双自由基性质。基于上述特性，醌式共轭分子在有机场效应晶体管、近红外吸收、荧光、自由基材料、磁性材料和有机热电材料等领域都有着巨大的发展前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于醌式结构的含七元环共轭化合物及其制备方法与应用。本发明设计并开发了一类新醌式结构的含七元环新型共轭分子，并通过Suzuki偶联反应、缩合反应、Diels-Alder反应、亲核加成反应及还原反应等五步反应对其进行了合成，且测试了这些分子材料的基本光物理特性和有机场效应晶体管性能，表现出p型传输性能。

本发明所提供的基于醌式结构的含七元环共轭化合物，其结构式如式I所示：

式I中，Ar指多环芳烃结构，所述多环芳烃结构至少含有一个芳环，所述芳环独立地选自芳基、杂芳基、含有取代基的芳基和含有取代基的杂芳基中的任意一种，且其基团内部的键合方式选自单键、双键、三键和稠合中的至少一种；

所述含有取代基的芳基和含有取代基的杂芳基中的取代基可为C1-C50的直链或支链烷基(具体可为甲基、叔丁基和己基)、C1-C50的烷氧基(具体可为甲氧基、叔丁氧基和己氧基)、C6-C50的芳烷基(具体可为叔丁基苯基和三甲基苯基)和C1-C50的杂烷基(具体可为三甲基硅基和三异丙基硅基乙炔基)中的任意一种；

具体地，Ar可为如下1-15中的任一种：

上述结构式1-15中，R可选自H、C1-C50的直链或支链烷基(具体可为甲基、叔丁基和己基)、C1-C50的烷氧基(具体可为甲氧基、叔丁氧基和己氧基)、C6-C50的芳烷基(具体可为叔丁基苯基和三甲基苯基)和C1-C50的杂烷基(具体可为三甲基硅基和三异丙基硅基乙炔基)中的任意一种；

式I中七元环上的R为H、C1-C50的直链或支链烷基(具体可为甲基、叔丁基和己基)、C1-C50的烷氧基(具体可为甲氧基、叔丁氧基和己氧基)、C6-C50的芳烷基(具体可为叔丁基苯基和三甲基苯基)和C1-C50的杂烷基(具体可为三甲基硅基和三异丙基硅基乙炔基)中的任意一种，具体可为三异丙基硅基乙炔基；

具体地，上述式I所示基于醌式结构的含七元环共轭化合物，为如下化合物16-30中的一种：