[发明专利]6,13-取代并五苯及其衍生物和制备

说明书

技术领域

本发明涉及能用作新型有机半导体的6，13-取代并五苯及其衍生物和它们的制备方法。

发明背景

有机半导体是近年发展起来的一类新型材料，因其光电性能优异、生产成本低廉、加工工艺简单、选材范围宽广、机械性能好等多方面的特点备受学者们的青睐。

并五苯是一种由五个苯环组成的芳香性分子，是最有希望的有机半导体材料之一。由于它是一种晶体，其原子的有序组合结构可以比其他无定形的有机材料更易让电子通过，在场效应晶体管中的载流子迁移率可以达到1.5cm²/(Vs)以上，最高可达到5cm²/(Vs)，所以近些年来它已成为有机半导体领域中的最热门的研究课题之一。随着实验研究的不断发展，以并五苯薄膜做有源层制备的场效应晶体管的性能可以和晶体硅和非晶体硅的电子器件相媲美，甚至某些性能有所超越。有机半导体器件的最大优势在于整个制作过程可以在低温(小于110℃)下进行，可以制作在柔韧性的衬底上，而且成本低廉。另外，并五苯在电致发光、光致发光、太阳能电池、磁性材料等方面都将会有十分光明的前景。

但是在制作并五苯的半导体器件时存在如下几个缺点：1)并五苯在大部分有机溶剂中溶解性差，因此不能使用甩涂法给器件镀膜，只能使用真空蒸发镀膜，这对仪器的要求较高；2)性质不稳定，在空气中见光容易氧化；3)并五苯通常采用人字型堆积方式，限制了其迁移率的提高。

发明概述

如前所述并五苯具有以上诸多缺点，为了克服这些缺点，国内外部分学者和研究机构对其进行了研究，如国内专利02823357.3介绍了通过含有三氟甲磺酸的酸组合物将双(苄基)苯二甲酸环化，形成取代并五苯二酮，再将取代并五苯二酮环化得到相应的取代并五苯二醇，最后将取代并五苯二醇脱水得到相应的取代并五苯的方法。但是其中很多方法存在反应复杂、反应副产物多、提纯困难、产率不高、产物性能不佳等缺点。

本发明通过格氏试剂这一更为简便经济的合成方法，可以克服上述缺点。通过在并五苯环的不同位置引入不同的取代基，可以制备出有较高的化学稳定性、热稳定性、良好的溶解性、耐高压且在载流子迁移率和导电性等方面性能优异的并五苯衍生物材料，使并五苯类材料达到人们所希冀的结果。

本发明的并五苯衍生物至少有一个取代基团连接在并五苯环的6和13号碳原子上，并且成为该原子的唯一的取代基。6和13号碳原子上的取代基为能与并五苯环形成π-π、p-π共轭结构的带有取代基的或无取代基的基团。1、2、3、4、8、9、10及11号碳原子上的取代基成为该原子的唯一的取代基。1、2、3、4、8、9、10及11号碳原子上的取代基分别独立的为氢原子、供电子基、拉电子基及它们的相互组合。

本发明在场效应迁移率较并五苯不降低的条件下，提供至少一种在常见有机溶剂中的溶解性能比并五苯好的化合物，并至少提供一种稳定性比并五苯好的化合物，使得电子器件制作的工艺更为经济合理，使用寿命更长。

本发明的技术优势：

①本发明的步骤简单，经济合理，无需苛刻的反应条件；反应中间体并五苯二醌容易制备且产率高；反应温度较为温和，无需如锂试剂一般的低温；反应溶剂和脱水剂都廉价易得。

②本发明的终产物的产率较高；利用该法可以制备出多样的6，13-取代并五苯衍生物(包括6，13-二苯基并五苯)。

③本发明的并五苯化合物可以满足有机半导体材料在应用于电子器件时所应具备的条件，即良好场效应迁移率、较高的稳定性及较好的溶解性。

详细说明