[发明专利]二苯并并四噻吩化合物及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种二苯并并四噻吩化合物及其制备方法与应用。

背景技术

有机场效应晶体管(organic field-effect transistors，简称OFETs)是以π-共轭有机化合物为半导体材料，通过电场来控制材料导电能力的有源器件。从1986年被报道以来(Tsumura，A.；Koezuka，H.；Ando，T.Appl.Phys.Lett，1986，49，1210)，OFETs取得了很大的进展。OFETs具有有机半导体的诸多优良特性，如易于制备和功能化、较低的器件制备温度、良好的柔韧性、和塑料衬底有良好的兼容性以及可大面积制备等，因而越来越受到人们的重视。OFET器件未来可应用于智能卡、电子商标、电子纸、存储器、传感器和有源矩阵显示器等方面，是有机光电子器件和电路的关键元器件，显示出了极大的发展和应用前景。

在OFET器件中起关键作用的是有机半导体材料，按载流子传输特性可分为p型和n型材料，其载流子分别为空穴和电子。其中，p型材料以并五苯为代表，发展较早。如今，因为噻吩类化合物的良好的共轭性，较低的最高占据分子轨道(HOMO)以及较强的分子间作用力(如硫-硫作用和碳-氢-π作用等)对于材料的空气稳定性和空穴传输较为有利，所以并噻吩类材料已成为新的合成热点。相比奇数环的分子，含偶数噻吩环单元的分子拥有C_2h的中心对称性，对称结构利于分子在薄膜中的堆积，形成有效的分子间相互作用，这对提高材料的空穴迁移率是更加有利的。本发明中合成了一类二苯并并四噻吩化合物，[1]苯并噻吩并[2”.3”：4’，5’]噻吩并[2’.3’：4，5]噻吩并[3，2-b][1]苯并噻吩(L-DBTTA)，就是这样的含偶数噻吩环的分子。与并四噻吩的苯环取代衍生物相比，取代基变为并环，有利于分子的刚性结构和更高的共轭性；与二苯并[d，d’]噻吩并[3，2-b：4，5-b’]二噻吩(Gao，J.；Li，R.；Li，L.；Meng，Q.；Jiang，H.；Li，H.；Hu，W.Adv.Mater.2007，19，3008)比，共轭性得到增加；与并六噻吩(Liu，Y.；Sun，X.；Di，C.-a.；Liu，Y.；Du，C.；Lu，K.；Ye，S.；Yu，G.Chem.-AnAsian J.2010，5，1550)相比，分子端位并环封端有利于分子间的C-H…π相互作用。这类分子在场效应应用中有一定的潜力。

发明内容

本发明的目的是提供一种二苯并并四噻吩类化合物及其制备方法。

本发明提供了一种制备二苯并并四噻吩类化合物所用的中间体化合物，其结构通式如式III所示，为2，5-二[R取代的2-甲亚硫酰基苯基]噻吩并[3，2-b]噻吩化合物；

所述式III中，R为氢、烷基或芳基。

具体的，所述烷基为碳原子总数为1-20的烷基，所述芳基为碳原子总数为6-30的芳基。

本发明提供的制备式III所示化合物的方法，包括如下步骤：

1)在催化剂存在的条件下，将2，5-二溴噻吩并[3，2-b]噻吩与R取代的2-甲硫基苯硼酸混匀进行Suzuki反应，反应完毕得到式II所示2，5-二(R取代的2-甲硫基苯基)噻吩并[3，2-b]噻吩化合物；

所述式II和R取代的2-甲硫基苯硼酸中，R均为氢、烷基或芳基；

2)将步骤1)所得式II所示2，5-二(R取代的2-甲硫基苯基)噻吩并[3，2-b]噻吩化合物与氧化剂混匀进行反应，反应完毕得到所述式III所示化合物。

上述方法的所述步骤1)中，所述催化剂选自四(三苯基膦)钯、二氯二茂铁合钯和醋酸钯中的至少一种；所述2，5-二溴噻吩并[3，2-b]噻吩、2-甲硫基苯硼酸与催化剂的投料摩尔用量比为2.0～2.5∶1∶0.05-0.15，优选2.1∶1∶0.1；所述Suzuki反应步骤中，温度为100～120℃，时间为12～24小时；具体的，所述式II和R取代的2-甲硫基苯硼酸中，所述烷基为碳原子总数为1-20的烷基，所述芳基为碳原子总数为6-30的芳基。

所述步骤2)中，所述氧化剂选自过氧化氢水溶液、间氯过氧苯甲酸和过氧乙酸中的至少一种；所述过氧化氢水溶液的质量百分浓度为30-35％，优选30％；所述氧化剂与步骤1)所得式II所示2，5-二(R取代的2-甲硫基苯基)噻吩并[3，2-b]噻吩化合物的投料摩尔用量比为2.1∶1～2.3∶1；所述反应步骤中，温度为25-40℃，时间为24小时。