[發明專利]帶有可脫除基團蒽單元的給體-受體型有機半導體材料及制備方法

無效

• 申請號: 201410740697.6
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN104497279A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 黃飛;劉春晨;曹鏞
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;H01L51/46
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 陳文姬

技術領域

本發明涉及有機光電材料技術領域，特別涉及一種帶有可脫除基團蒽單元的給體-受體型有機半導體材料及制備方法。

背景技術

有機半導體材料由于在有機發光二極管、有機場效應晶體管、有機太陽能電池等有機電子器件的潛在應用而受到廣泛的關注。有機半導體材料獨特的可溶液加工性能使其在未來柔性電子產品的低成本大面積生產技術上表現出與傳統無機半導體材料相比的極大競爭力。要將有機電子領域快速推向商業化應用，更多具備優異性能的有機半導體材料亟待開發出來。在設計有機半導體材料的過程中，常用的策略為選用平面性、剛性較強的共軛單元來構建有機半導體材料，以期望材料在固態下具有緊密的分子堆積且形成有序的分子排列，從而提高材料的電荷傳輸能力，最終提高有機半導體器件的性能。但是，剛性和平面性強的結構單元往往溶解性能較差，而要發揮有機半導體材料低成本的優勢，所制備的有機半導體材料必須具有很好的溶解性能。如此，在材料的設計過程中，較大空間位阻的烷基側鏈(直鏈、支鏈)不得不被引入到剛性共軛單元上，利用烷基側鏈的柔性及空間位阻效應，達到對材料的增溶效果。然而，較大空間位阻的烷基側鏈會使共軛單元原本的平面性遭到破壞，使所得有機半導體材料固態下不能形成緊密的分子堆積及有序的分子排列，而降低材料的電荷傳輸能力，最終降低有機半導體器件的性能。因此，如何解決有機半導體材料優異溶解性與緊密分子堆積這一矛盾顯得尤為重要，亟需設計出一種有機半導體材料，既能在常用溶劑中擁有優異的溶解性，又能在固態下形成緊密的分子堆積和有序的分子排列。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點與不足，本發明的目的在于提供一種帶有可脫除基團蒽單元的給體-受體型有機半導體材料，在具有理想分子量及良好溶解性的同時，又能實現聚合物分子較強平面性及剛性的優勢。

本發明的另一目的在于提供上述有可脫除基團蒽單元的給體-受體型有機半導體材料的制備方法。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

帶有可脫除基團蒽單元的給體-受體型有機半導體材料，具有如下結構：

其中，Ar為相比于蒽單元表現出缺電子性的芳香環衍生物，為含有碳碳雙鍵、或碳氧雙鍵、或氧硫雙鍵或碳氮鍵的缺電子性共軛單元；

Ar’為連接蒽與Ar的共軛單元，為含有碳碳雙鍵、碳氮鍵的共軛單元；

D為與蒽發生Diels-Alder開環加成反應的親雙烯體加成后的結構單元；

0＜x＜1，0＜y＜1，x+y＝1；

m為1～10000的自然數，n為1～10000的自然數。

所述Ar為苯并噻二唑、苯并三唑、萘并噻二唑、萘并三唑、吡咯并吡咯二酮、靛藍、異靛藍、喹喔啉、萘二酰亞胺、苝二酰亞胺、噻吩并酰亞胺、喹喔啉中的任意一種。

所述Ar’為苯、萘、噻吩、硒吩、碲吩、呋喃、吡咯、噻咯中的任意一種。

所述親雙烯體為馬來酸酐、馬來酰亞胺類化合物、偶氮二羧酸酯、硫酮類化合物中的任意一種。

所述Ar為如下所示結構的任意一種：

其中，R為氫原子、氟原子、氯原子、溴原子或碘原子；

或者

R為烷基鏈或為烷基上一個或多個碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基、羰基、羥基、氨基、羧基、氰基或硝基取代的烷基鏈。

所述Ar’為如下所示結構的任意一種：

其中，R為氫原子、氟原子、氯原子、溴原子或碘原子；

或者

R為烷基鏈或為烷基上一個或多個碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基、羰基、羥基、氨基、羧基、氰基或硝基取代的烷基鏈。

所述D為如下所示結構的任意一種：

其中R’為烷基鏈或芳香基鏈。

所述烷基鏈為具有0～22個碳原子的直鏈、支鏈或者環狀烷基鏈。

所述帶有可脫除基團蒽單元的給體-受體型有機半導體材料在加熱處理后，連接在蒽單元上的基團通過逆Diels-Alder反應發生脫除，得到具有以下結構的材料：

所述的帶有可脫除基團蒽單元的給體-受體型有機半導體材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)帶有可脫除基團蒽的雙邊溴化物的制備；以2,6-而溴蒽為原料，與馬來酸酐發生Diels-Alder加成反應，然后甲醇使酸酐開環生成單酯化產物，進一步酸催化與甲醇發生酯化制備得到帶有可脫除基團蒽的雙邊溴化物；