[發明專利]聯苯并雜環聚合物及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201510329529.2
• 申請日: 2015-06-15
• 公開（公告）號: CN104927032B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 于貴;黃劍耀;褚夫同;劉曉彤;張衛鋒
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;H01L51/30
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明屬于材料領域，涉及一種聯苯并雜環聚合物及其制備方法與應用。

背景技術

有機場效應晶體管(OFET)是一種通過控制柵壓來調控有機半導體層導電能力的有源器件。有機場效應晶體管是柔性電子學的重要元件，在下一代柔性電路，如電子紙、射頻電子標簽(RFID)、柔性顯示等方面有著廣泛的應用。有機場效應晶體管的核心是有機半導體材料，衡量材料性能的一個重要參數是遷移率。遷移率直接決定著有機場效應晶體管的功率和工作頻率。近年來，各種小分子、聚合物半導體材料得到了快速的發展，成為研究的熱點之一。聚合物半導體材料由于成膜性和加工性較好，可通過溶液法制備，工藝簡單、高效，已成為一類新興的半導體材料。本發明著重開發一類新型的共軛聚合物半導體材料，即聯苯并雜環聚合物。通過合成聯苯并雜環單體，再與常見的半導體單體共聚，可得到這類聚合物材料。這類聚合物材料有望成為一類高性能的有機半導體材料。

發明內容

本發明的目的是提供一種聯苯并雜環聚合物及其制備方法與應用。

本發明提供的聯苯并雜環聚合物，其結構通式如式I所示，

所述式I中，R為C₁～C₆₀的直鏈或支鏈烷基；

式I中，X和Y均選自硫原子、硒原子、氮原子和C-H中任意一種；

n為5-100，具體可為5-60，更具體可為9或50。

所述式I中，R具體可為C₁₀～C₄₀的直鏈或支鏈烷基，更具體可為C20至C40的直鏈或支鏈烷基，最具體可為2-癸基十四烷基。

X和Y具體可為：X為硫、Y為C-H；或X為硫、Y為氮。

本發明提供的制備所述式I所示化合物的方法，包括如下步驟：

在催化劑和配體的作用下，將式III所示化合物與式IV所示化合物進行Stille反應，反應完畢得到所述式I所示化合物；

所述式III中，X和Y的定義分別與前述式I中X和Y的定義相同；

所述式IV中，R的定義分別與前述式I中R的定義相同。

上述方法中，所述催化劑選自四(三苯基膦)鈀、三(二亞芐基丙酮)二鈀和二(二亞芐基丙酮)鈀中的至少一種；

所述配體選自三苯基膦、三(鄰甲苯基)膦和三(呋喃基)膦中的至少一種。

所述式III所示化合物的投料摩爾份數為0.95～1.05份；

所述式IV所示化合物的投料摩爾份數為0.95～1.05份；

所述催化劑的投料摩爾份數為0.01～0.10份；

所述配體的投料摩爾份數為0.02～0.20份。

具體的，所述式III所示化合物、所述式IV所示化合物、所述催化劑和所述配體的投料摩爾比為1.0：1.0：0.03：0.1-0.3、1.0：1.0：0.03：0.14、1.0：1.0：0.04：0.15、1.0：1.0：0.03：0.3；

所述Stille反應步驟中，溫度為100℃～110℃；

時間為24小時～72小時。

所述Stille反應在溶劑中進行；

所述溶劑具體選自甲苯、四氫呋喃和氯苯中的至少一種。

上述方法中，起始反應物式III所示化合物可按照如下方法制備而得：

將二異丙基胺鋰加入到式II所示化合物溶液中，再加入氯化物氧化劑，反應完畢得到式III所示化合物。

所述式II和式III中，X和Y的定義分別與前述式I中X和Y的定義相同；

上述制備式III所示化合物的方法中，所述氯化物氧化劑為無水氯化銅、無水氯化鐵中的至少一種。

所述二異丙基胺鋰、式II所示化合物與氯化物氧化劑的投料摩爾用量比依次為1.05:1.0:1.1～1.5；

所述反應的溫度為-78℃～25℃，時間為12～24小時。

所述反應在有機溶劑中進行。

所述有機溶劑具體可為四氫呋喃。

另外，上述本發明提供的式I所示化合物在制備聚合物場效應晶體管中的應用及以該化合物為半導體層的有機場效應晶體管，也屬于本發明的保護范圍。

本發明的優點在于：

1、合成路線具有高效性和普適性，可以推廣應用到含各種取代基的聯苯并雜環聚合物的合成；

2、本發明適合制備單體較為難溶的一系列聯苯并雜環，可以得到其他方法難以得到的較高分子量的聚合物半導體材料。