[發明專利]一種十字型苯并二噻吩化合物及其制備方法

有效

• 申請號: 201410203864.3
• 申請日: 2014-05-14
• 公開（公告）號: CN104119354A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 高建華;楊成東;王英峰;郝望龍;鄒素芬;張海霞;謝輝
• 申請（專利權）人: 杭州師范大學
• 主分類號: C07D495/04
• 分類號: C07D495/04;H01L51/30
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 王江成;朱實

技術領域

本發明屬于化合物合成領域，尤其涉及一種十字型苯并二噻吩化合物及其制備方法。

背景技術

有機場效應晶體管是以有機半導體材料作為有源層的晶體管器件。和傳統的無機半導體器件相比，由于其可用于生產大面積柔性設備而被人們廣泛研究，在有機發光、有機太陽能電池，傳感器、有機存儲、電子紙等眾多領域具有潛在而廣泛的應用前景。

在有機場效應晶體管器件中起關鍵作用的是有機半導體材料。一維線型材料具有良好的電學性能，然而目前報道的材料仍然不能滿足實際應用需要。拓展和合成新的有機半導體材料對于有機場效應晶體管的產業化有著重要意義。將材料從一維構型拓展到二維構型是一種重要的思路。然而，迄今為止，有關二維有機半導體材料的報道還不多。在此我們利用十字構型設計發展了一類新型的二維有機半導體材料，希望能在有機場效應晶體管等領域發揮重要應用。

發明內容

本發明提供一種十字型苯并二噻吩化合物，其合成路線簡單、有效、原料為商業化產品，合成成本低、合成方法具有普適性，可推廣到其他各種取代基取代的十字型有機半導體化合物的合成。同時本發明合成的十字型化合物，具有較大的共軛結構，電荷離域范圍廣，因而在有機場效應晶體管等有機半導體器件中有良好的應用前景。

本發明還提供所述十字型苯并二噻吩化合物的制備方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種十字型苯并二噻吩化合物，該十字型苯并二噻吩化合物結構通式為：

所述十字型苯并二噻吩化合物結構通式中，R與R'為芳香基團，且為帶有烷基鏈或吸電子基團的苯環或噻吩環。

一種所述的十字型苯并二噻吩化合物的制備方法，該制備方法包括以下步驟：

1)在無水無氧氮氣保護的條件下，將R的溴代或碘代物用鋰鹽鋰化，然后與苯并二噻二酮反應，再加入氯化亞錫的鹽酸溶液，反應完畢得到R取代的苯并二噻吩化合物，通式為(式II)，其中R為芳香基團，且為帶有烷基鏈或吸電子基團的苯環或噻吩環；

2)所述R取代的苯并二噻吩化合物用丁基鋰鋰化后與有機錫混勻進行反應，反應完畢得到式III所示的中間體化合物，通式為

3)所述中間體化合物與R'的溴代或碘代物在催化劑條件下進行反應，反應完畢得到式I所示的十字型苯并二噻吩化合物。

所述的鋰化試劑為正丁基鋰。

步驟1)和步驟2)的反應均在溶劑中進行，溶劑為四氫呋喃。

步驟1)中，所述苯并二噻二酮、R的溴代或碘代物、正丁基鋰與氯化亞錫的投料摩爾用量比為1:4-8:4-8:8-16，優選1:4.4:4.4:8.4；該反應過程中，鋰化溫度為-50～-78℃，當加入苯并二噻二酮后在40～60℃條件下反應1-3h,加入氯化亞錫鹽酸溶液后反應8～16h。

步驟2)中，所述有機錫為三丁基氯化錫，所述有機錫與步驟1)所得R取代的苯并二噻吩化合物和正丁基鋰的投料摩爾用量比2-4:1:2-4；反應鋰化溫度為-50～-78℃，最后反應溫度為室溫，反應過夜。

在步驟3)中，步驟2)所得中間體化合物與R'的溴代或碘代物投料摩爾用量比為1:2-6，優選1:5。

步驟3)中所用催化劑為四三苯基膦鈀，中間體化合物與R'的溴代或碘代物進行反應時的溫度為90-120℃，時間為16-36小時。

本發明提供的合成路線如下所示：

在催化劑條件下，式III所示化合物與鹵代芳香化合物混勻進行反應，溫度為90‐120℃，時間為16‐36小時。

本發明首先在無水無氧條件下，用正丁基鋰將R的溴代或碘代物鋰化，再加入苯并二噻二酮，反應得到的中間體用氯化亞錫鹽酸溶液還原，獲得R取代的苯并二噻吩化合物(見式II)；然后，將所得R取代的苯并二噻吩化合物與鋰化試劑和有機錫依次進行反應，得到中間體化合物式(見式III)；最后將所得中間體化合物與R'的溴代或碘代物在催化劑條件下進行反應，反應完畢得到十字型苯并二噻吩化合物。

十字型苯并二噻吩并苯化合物的合成路線簡單、有效、原料為商業化產品，合成成本低、合成方法具有普適性，可推廣到其他各種取代基取代的十字型苯并噻吩類化合物的合成。同時本發明合成的十字型化合物，具有較大的共軛結構，電荷離域范圍廣，因而在有機場效應晶體管等有機半導體器件中有良好的應用前景，實用性強，具有較強的推廣與應用價值。