[发明专利]基于乙烯-DPP的大π共聚物及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及基于乙烯-DPP的大π共聚物及其制备方法与应用。

背景技术

1986年，Tsumura等人第一次报道了有机场效应晶体管(OTFTs)，(Tsumura，A.；Koezuka，H.；Ando，T.Appl.Phys.Lett.，1986，49，1210)，并且引起了研究者们的广泛关注。相比无机FETs，溶液法加工的聚合物FETs具有制备工艺简单、成本低廉、重量轻、柔韧性好以及可实现快速打印加工等优点。可广泛用于智能卡、存储器、射频电子商标、传感器和有源矩阵显示器等方面，成为有机光电子电路的关键元器件。

吡咯[3，4-c]吡咯-1，4(2H，5H)-二酮的衍生物(简称DPP)，以其大的共平面结构、强的吸电子能力以及合成简单高效等优点深受科研人员的广泛关注。最近，基于DPP单元合成了一系列的小分子和聚合物的有机半导体材料((1)Bronstein，H.；Chen，Z.；Ashraf，R.S.；Zhang，W.；Du，J.；Durrant，J.R.；Tuladhar，P.S.；Song，K.；Watkins，S.E.；Geerts，Y.；Wienk，M.M.；Janssen，R.A.J.；Anthopoulos，T.；Sirringhaus，H.；Heeney，M.；McCulloch，I.J.Am.Chem.Soc.2011，133，2198.；(2)Nelson，T.L.；Young，T.M.；Liu，J.Y.；Mishra，S.P.；Belot，J.A.；Balliet，C.L.；Javier，A.E.；Kowalewski，T.；McCullough.R.D.Adv.Mater.2010，22，4617)，这些材料表现出优良的成膜性，宽的紫外吸收相应范围，良好的光和热稳定性，以及优良有机场效应特性和有机光伏特性。这类基于DPP核的聚合物一般具有二元的给-受体(D-A)交替构型，通常这些聚合物都是以单键相连构筑的D-A构型的聚合物。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于乙烯-DPP的大π共聚物及其制备方法与应用。

本发明提供的基于乙烯-DPP的大π共聚物(简称DPP基共聚物或PDVT)，其结构通式如式I所示，

式I

所述式I中，所述R均为碳原子总数为6-16的直链烷基或碳原子总数为10-28的支链烷基；X为氧原子、硫原子、硒原子、-NH或碳-碳双键；Ar为噻吩基、呋喃基、吡咯基、噻唑基或苯基；n为20-200的整数，优选50-100的整数。

优选的，所述R中，所述碳原子总数为10-28的支链烷基为2-丁基己基、2-己基辛基、2-辛基癸基、2-癸基十二烷基、2-癸基十四烷基或2-十二烷基十六烷基。

本发明提供了一种制备式I所示共聚物的方法，包括如下步骤：在四(三苯基膦)钯催化条件下，将式M1所示单体和式M2所示单体置于溶剂中，80-130℃反应20-60小时，反应完毕得到所述共聚物；

式M1                                     式M2

上述方法的合成路线如图1所示，所述式M1、式M2中，所述R均为碳原子总数为6-16的直链烷基或碳原子总数为10-28的支链烷基；X为氧原子、硫原子、硒原子、-NH或碳-碳双键；

Ar为噻吩、呋喃、吡咯、噻唑或苯环等芳香环。

优选的，所述R中，所述碳原子总数为10-28的支链烷基为2-丁基己基、2-己基辛基、2-辛基癸基、2-癸基十二烷基、2-癸基十四烷基或2-十二烷基十六烷基；

上述方法中，所述式M1所示单体与式M2所示单体的投料摩尔比为1∶1-1.2，优选1∶1。

所述四(三苯基膦)钯与所述式M1所示单体和所述式M2所示单体的用量摩尔比均为0.1-0.2∶1∶1-1.2，优选0.1∶1∶1。

所述溶剂均选自甲苯、氯苯和四氢呋喃中的至少一种，优选甲苯。

其中，式M1和式M2所示化合物的合成路线如下：

其中，式M1所示化合物可按照如下三步反应制备而得：