[發(fā)明專利]并五苯及其衍生物和制備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710176031.2
• 申請日: 2007-10-18
• 公開（公告）號: CN101412651A
• 公開（公告）日: 2009-04-22
• 發(fā)明（設計）人: 張敬暢;黃忠;符雅麗;曾婷;曹維良
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C07C15/20
• 分類號: C07C15/20;C07C33/18;C07D495/04;C07D493/04;C07D487/04;C07D471/04
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發(fā)明領域

本發(fā)明涉及能用作新型有機半導體并五苯及其衍生物和它們的制備方法。

發(fā)明背景

有機半導體是近年發(fā)展起來的一類新型材料，從電學性能上看，它更接近于絕緣體。有機半導體材料之間是通過比較弱的分子間作用力結合起來的，因此有機半導體與無機半導體之間有很大的區(qū)別。近年來，隨著社會需求的拉動和科學研究的發(fā)現，有機半導體材料(小分子/聚合物)因其光電性能優(yōu)異、生產成本低廉、加工工藝簡單、選材范圍寬廣、機械性能好等多方面的特點備受學者們的青睞。

其中并五苯是最有希望的有機半導體材料之一。它是一種由五個苯環(huán)組成的芳香性分子。由于該物質是一種晶體，其原子的有序組合結構可以比其他無定形的有機材料更易讓電子通過，在場效應晶體管中的載流子遷移率可以達到1.5cm²/(Vs)以上，最高可達到5cm²/(Vs)，所以近些年來它已成為有機半導體領域中的最熱門的研究課題之一(如表所示)。隨著實驗研究的不斷發(fā)展，以并五苯薄膜做有源層制備的場效應晶體管的性能可以和晶體硅和非晶體硅的電子器件相媲美，甚至某些性能有所超越。有機TFTs最大的優(yōu)勢在于整個制作過程可以在低溫(小于110℃)下進行，可以制作在柔韌性的襯底上，而且成本低廉。另外，并五苯在電致發(fā)光、光致發(fā)光、太陽能電池、磁性材料等方面都將會有十分光明的前景。

表?近年來并五苯的應用進展

發(fā)明概述

如前所述并五苯具有以上諸多優(yōu)點，本發(fā)明通過較為簡便經濟的合成方法合成了并五苯。但是在制作并五苯的半導體器件時存在如下幾個缺點：1)并五苯在大部分有機溶劑中溶解性差，因此不能使用甩涂法給器件鍍膜，只能使用真空蒸發(fā)鍍膜，對儀器的要求較高；2)性質不穩(wěn)定，在空氣中見光容易氧化；3)并五苯通常采用人字型堆積方式，限制了其遷移率的提高。因此，本發(fā)明又利用簡單經濟的方法在并五苯環(huán)上引入不同的取代基，以克服以上存在的缺點，制備出有較高的化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、良好的溶解性、耐高壓的且在載流子遷移率和導電性等方面性能優(yōu)異的并五苯衍生物材料。

總之，本發(fā)明的取代基為供電子基、拉電子基、鹵原子及它們的相互組合。并五苯衍生物至少有一個取代基團連接在并五苯環(huán)的1、2、3、4、8、9、10及11號碳原子上，并且成為該原子的唯一的取代基。6和13號碳原子上為氫原子；1、2、3、4、8、9、10及11號碳原子上的取代基分別獨立的為氫原子、供電子基、拉電子基、鹵原子及它們的相互組合。

本發(fā)明的技術優(yōu)勢：

①本發(fā)明的步驟簡單，經濟合理，無需苛刻的反應條件；反應中間體并五苯二醌容易制備且產率高；還原劑常見，反應條件溫和；反應溶劑和脫水劑均廉價易得。

②本發(fā)明的終產物的產率較高；可以制備出多種并五苯衍生物。詳細說明

本發(fā)明制備并五苯及其衍生物的主要步驟包括：a.將鄰苯二甲醛(取代鄰苯二甲醛)和1，4-環(huán)己二酮放入三頸瓶中，加入有機溶劑(如乙醇)溶解，裝上回流冷凝管，再用已置有強堿溶液(如KOH/H₂O)的滴液漏斗滴加強堿溶液，鄰苯二甲醛(取代鄰苯二甲醛)和1，4-環(huán)己二酮在強堿的作用下發(fā)生縮醛反應，生成并五苯二醌(取代并五苯二醌)；b.在冰水浴條件下，向三頸燒瓶中加入并五苯二醌(取代并五苯二醌)、非質子有機溶劑(如THF)，不斷攪拌，并向燒瓶中不斷通入N₂將瓶中的空氣排盡，再在將還原劑(如LiAlH₄)加到燒瓶中后，回流，撤去加熱，讓燒瓶自然冷卻，得到并五苯二醇(取代并五苯二醇)；c.在冰水浴條件下，先向b步反應后的燒瓶中慢慢加少量水直至無氣泡冒出，再滴加入脫水劑(如6mol/L的鹽酸)，加完后在惰性氣體氛中(如N₂)回流，生成6-并五苯醇(取代6-并五苯醇)；d.在冰水浴條件下，向三頸燒瓶中加入所有6-并五苯醇(取代6-并五苯醇)、非質子有機溶劑(如THF)，不斷攪拌，并向燒瓶中不斷通入N₂將瓶中的空氣排盡；再在將還原劑(如LiAlH₄)加到燒瓶中后，回流，撤去加熱，讓燒瓶自然冷卻，生成6，13，13-三氫-6-并五苯醇(6，13，13-三氫-6-并五苯醇衍生物)；e.在冰水浴條件下，先向d步反應后的燒瓶中慢慢加少量水直至無氣泡冒出，再滴加入脫水劑(如6mol/L的鹽酸)，加完后在惰性氣體氛(如N₂)中回流，生成并五苯(并五苯衍生物)，該過程可由以下反應式說明：