[发明专利]制备取代并五苯的工艺

说明书

发明领域

本发明涉及制备取代并五苯的工艺，和通过该工艺制备的新型并五苯。本发明进一步涉及该新型并五苯在包括场效应晶体管(FET)、电致发光、光伏和传感器件的光学、电光或电子器件中作为半导体或电荷传输材料的用途。本发明进一步涉及包含该新型并五苯的FET和其他半导体部件或材料。 

背景技术

近年来，为了制造更通用、更低成本的电子器件已经开发出了有机半导体材料。这些材料在众多器件或设备中得到应用，包括有机场效应晶体管(OFET)、有机发光二极管(OLED)、光电检测器、光伏(PV)电池、传感器、存储元件和逻辑电路等等。有机半导体材料典型地以薄层形式、例如小于1微米厚存在于电子器件中。 

并五苯已经显示出作为有机半导体材料的前景。并五苯已被描述成要求高度结晶的结构从而提供产生良好电荷移动性(chargemobility)的分子取向。因此，在现有技术中将并五苯的薄膜气相沉积，这部分归因于并五苯在常见溶剂中是相当不可溶的。然而，气相沉积要求昂贵和复杂的设备。考虑到这个问题，一种方法在于施涂含有前体并五苯的溶液和然后例如通过热将该前体化合物化学转化成并五苯。然而，这种方法也是复杂的，而且难以进行控制从而获得良好电荷移动性所必需的有序结构。 

包含甲硅烷基乙炔基的可溶性并五苯化合物，例如6，13-双(三乙基甲硅烷基乙炔基)并五苯近来已经在现有技术中描述成有机半导体化合物[1，2]。这种化合物显示出作为在有机场效应晶体管(OFET)中的半导体层的高性能，测得的迁移率为0.4cm²/Vs以及电流开关比为 10⁶[3]。同时，多个团队已经进行大量工作以设计和制备就半导体性能而言提供更高性能而且还显示出提高的可加工性和环境稳定性的可溶性并五苯材料。 

然而，现有技术中所述的双(甲硅烷基乙炔基)并五苯的性能仍然存在进一步改善的余地。例如，并五苯类分子由于光致氧化过程而在空气和光的存在下降解[21，22]。 

本发明的一个目的在于提供其它可用作有机半导体材料的并五苯化合物。 

现有技术中公开了在1-、2-、3-、8-、9-、10-和/或11-位上具有附加取代基的6，13-双(三烷基甲硅烷基乙炔基)并五苯[23]。通过在这些位置上添加倾向于上述光致氧化过程的取代基，可以阻碍降解。这产生可用作电荷传输和半导体材料的多并苯，其具有改善的溶解性和电荷载流子迁移率以及改善的稳定性，尤其是对空气、热和光的稳定性。此外，当这些取代多并苯连同有机粘结剂一起提供在配制物中时，获得具有良好加工性能的改善的半导体材料，其仍然显示令人惊讶地高的电荷载流子迁移率。 

本发明的发明人现已发现尤其是在1-、4-、8-和11-位上具有取代基的并五苯确实出乎意料地显示出高的电荷载流子迁移率、在标准有机溶剂中的良好溶解性和良好的可加工性。 

然而，另外发现上述取代并五苯难以合成。通常，使用Aldol缩合[4]或Cava反应[5]预先构造并五苯环-网络前体。然而，本发明人发现对于1，4，8，11-四取代的6，13-双(三乙基甲硅烷基乙炔基)并五苯，Aldol和Cava方法在以高且可再现的产率构造并五苯环-网络前体方面均很少成功。因此非常期望更成功的替代方法。 

因此，本发明的另一目的在于发现用于1，4，8，11-取代并五苯的改进合成方法。本发明的其他目的是技术人员从以下的详细说明中立即明白的。 

现已发现通过提供如本发明要求保护的方法和材料可以实现这些目的。具体地，本发明涉及制备1，4，8，11-四取代并五苯的新合成途 径，其避免了基于Aldol缩合或Cava反应的在先途径的主要缺点。此外，本发明提供新型1，4，8，11-四取代并五苯，其具有改善的性能，尤其是高的电荷载流子迁移率、高溶解性和良好的可加工性。 

发明概述

本发明涉及制备1，4，8，11-四取代并五苯的工艺，其包括下列步骤： 

a1)在还原剂存在下还原4，7-二取代异苯并呋喃-1，3-二酮(2)以形成4，7-二取代3H-异苯并呋喃-1-酮(4)， 

或者 

a2)在氧化剂存在下氧化1，2-双(羟基甲基)-3，6-二取代苯(3)以形成4，7-二取代3H-异苯并呋喃-1-酮(4)， 

或者