[发明专利]一种环状张力有机材料合成及其制备和应用

说明书

一种环状张力有机材料，其特征在于：基于芴或者类芴所构筑具有环张力和结构刚性的环状分子，所述通式中，n为1‑10的自然数，所述R₁是氢或者1至12个碳原子的直链、环状、支链烷基链和烷氧基链或者芳基，所述R₂‑R₆是氢或者1至12个碳原子的直链、环状、支链烷基链和烷氧基链；所述Y原子为O、S、N、C或者Si。本发明通过核磁共振氢谱和碳谱、基质辅助激光解析时间飞行质谱、单晶衍射仪等表征环状张力有机材料的结构，通过热重和差热分析仪测试材料的热稳定性。该类材料表现出较高的稳定性和玻璃化转变温度，其非共轭电子结构和纳米孔结构，可用于有机场效应电存储器的遂穿层材料、主客体化学的客体材料以及吸附和检测危险物。

技术领域

本发明涉及有机电子材料技术领域，具体为一种环状张力有机材料合成及其制备和应用。

背景技术

张力有机电子材料，由于分子内环化，产生的角张力、扭曲/弯曲张力以及空间张力(综合称为环张力)，导致分子内的键长、键角以及二面角的变化，进一步影响了其拓扑结构和P轨道排布，在有机电子、化学以及生物等领域受到广泛关注。张力对分子构型影响可直观从单晶结构图中观察到，张力的存在导致该类分子构型从传统的二维平面直链型转变为三维立体箍桶状结构，在微观上影响分子内π电子离域、芳香性、电子排布和能级，在宏观上表现为材料性质改变，最终导致其光电性能的变化。

张力不仅使分子内基团间扭曲角减小，基团内弯曲角增加，分子中π电子离域能力变强、分子的平均芳香性变弱，而且张力的引入，优化了材料的性质，使其表现出张力依赖的性能。

作为有机半导体材料中一类重要光电材料，芴基有机电子材料由于其具有宽能带，高热稳定性、高荧光量子效率、强电子传输能力以及容易加工等特点被广泛关注并应用在薄膜器件，如：有机发光二极管、有机激光以及存储器。目前被报道的芴基材料大部分都是非张力平面二维结构，只有少数张力三维环形结构被报道，所以在芴基或类芴基材料中引入张力，构筑新型拓扑结构芴基或者类芴基有机电子材料，并对其进行性能应用，对拓展芴基或类芴基电子材料体系具有重要意义。该类材料在有机电子、主客体化学以及有机传感等领域具有很好的应用前景。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明提出一种环状张力有机材料合成及其制备和应用，提出了该类具有较高的张力、溶液加工和纳米孔洞的特点和骨架刚性材料的合成方法，拓展了芴基或类芴基有机电子材料的范畴；指出了该类材料在在有机电存储等光电领域和有机传感等领域的应用。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种环状张力有机材料，其特征在于：基于芴或者氮杂芴所构筑具有环张力和结构刚性的环状分子，其具有如下通式I结构：

所述通式中，n为1-10的自然数，Ar₁和Ar₂为以下结构中的一种，二者可以相同或者不同：

所述R₁是氢或者1至12个碳原子的直链、环状、支链烷基链和烷氧基链或者为以下芳基：

所述R₂-R₆是氢或者1至12个碳原子的直链、环状、支链烷基链和烷氧基链，所述Y原子为O、S、N、C或者Si。

作为本发明的另一个方面，本发明还提供了一种环状张力有机材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将一定量的芴基溴代物在钯的金属催化剂催化下发生碳碳键偶联反应，合成了具有张力的环状有机材料，其反应路线的通式Ι为：

通式中：所述Ar₁和Ar₂为以下结构中的一种，二者可以相同或者不同；