[发明专利]两个小分子有机半导体材料合成方法

说明书

技术领域

小分子有机半导体材料的分子中没有呈链状交替存在的结构片断，通常只由一个比较大的共轭体系构成。常见的小分子型有机半导体材料有并五苯、三苯基胺、富勒烯、酞菁、苝衍生物和花菁等。小分子相对于大分子易于合成提纯，可以有多种应用工艺选择，除了最简的单溶液旋涂外还可以分子蒸镀制备高质量薄膜器件。不像无机半导体中的载流子是高度离域的，在外加电压的作用下会在连续的导带或者价带中定向移动。而在有机半导体材料中，分子与分子之间仅有微弱的范德华力，载流子的离域程度通常仅限于一个分子之内。只有在有机半导体的单晶材料中才会出现载流子在几个相邻分子之间离域的情况。

背景技术

当前大量采用有机半导体材料的主要有以下领域：

1.光盘。当下主流的DVD光盘通常以花菁(显蓝绿色)及酞菁(显金黄色)为数字信息的载体。这些有机半导体材料在激光照射下会改变分子构型，从而完成0和1的记录。

2.有机发光二极管，即OLED。OLED以有机半导体异质结为基础，通过电子和空穴在异质结处的湮灭而发光。OLED可以制成柔性的、大面积的显示器。

3.传感器。对有机半导体材料进行掺杂或者去掺杂会极大地改变其电性质，这个特点可以利用在传感器上，因为有许多待检测的气体本身可以作为有机半导体材料的掺杂剂。

4.有机太阳能电池。在能源领域的应用，将是有机半导体材料的最有意义的应用，这也是惟华光能的主营业务。有机太阳能电池的工作原理与应用特点将在下一节中详述。

发明内容

本发明的目的是提供一种高产率合成两个有机半导体材料的方法及其在有机太阳能电池中的应用。

本发明所提供的化合物，结构如式一所示。

合成工艺如式二。

优选的，本发明的化合物合成方法为式二所示的化合物：分子一；分子二。

实施例1：优选的式二结构的化合物的制备方法，分子一合成方法。

步骤1)化合物2的合成，在无氧条件下，在1升单口烧瓶中投入式二中化合物130g，(120mmol)，2-噻吩硼酸频哪醇，25.3g，120mmol)，Na₂CO₃(20g，184mmol)，四氢呋喃(500mL)，和去离子水(50mL)，催化剂Pd(PPh₃)₄(5g，4.3mmol)。混合物在90℃加热搅拌3昼夜。有机物加入去离子水3升，用CH₂Cl₂(3×1000mL)萃取三次；萃取液用无水Na₂SO₄干燥四小时，溶剂用旋蒸仪蒸发掉。残余物经300目分析纯硅胶色谱柱分离，用CH₂Cl₂/正己烷(1∶10，v∶v)做淋洗液。流出液蒸干得到产物2为黄色晶体(24g，产率97％).

步骤2)化合物3的合成，在无氧条件下，在1升单口烧瓶中投入上述合成的化合2(24g，116mmol)，三苯基膦(70g，267mmol)，邻二氯苯0.2升，在185度搅拌24小时。溶剂用旋蒸仪蒸发掉。残余物经300目分析纯硅胶色谱柱分离，用CH₂Cl₂/正己烷(1∶10，v∶v)做淋洗液。流出液蒸干得到产物化合物3为无色片状晶体(12g，产率57％).

步骤3)化合物4的合成，在带有恒压滴液管的两口500mL反应瓶中，加入12g化合物3。氢化钠30g。抽气充氮后加入无水DMF150mL。室温反应半小时。在滴液管中加入100mlTHF，加入25克溴代正辛烷。慢慢地滴入反应瓶中，反应室温搅拌过夜。第二天加入稀盐酸水溶液，用乙醚萃取，无水硫酸钠干燥，蒸干溶剂，纯石油醚过300目硅胶柱，得无色透明冰状晶体，14.5g。收率93％。

步骤4)化合物5的合成，在无氧条件下，在0.5升单口烧瓶中投入上述合成的化合物4(2g，)，N-溴代丁二酰亚胺(NBS)(1.3g)，氯仿0.3升在避光条件下室温搅拌45小时。溶剂用旋蒸仪蒸发掉大部分。残余物经300目分析纯硅胶色谱柱分离，用正己烷做淋洗液。流出液蒸干得到产物5为淡黄色透明油状液体(2.6g，产率100％).