[發明專利]一種有機半導體共軛聚合物及其合成方法

在審

• 申請號: 201810042734.4
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108192084A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 邱龍臻;黃凱強;丁亞飛;杜玉昌;張強;趙耀
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

本發明公開了一種有機半導體共軛聚合物及其合成方法，具體是一類基于（噻吩基）吡咯并吡咯?二酮?異靛藍?（噻吩基）吡咯并吡咯?二酮和雙（2?三甲基錫基）并噻吩的有機半導體共軛聚合物及其制備方法。本發明涉及合成的新型有機半導體共軛聚合物具有寬的吸收峰，覆蓋可見光并且延伸至近紅外區域，同時具有低的LUMO能級，可作為光伏材料應用于有機光伏領域，及作為給體?受體（D?A）共軛聚合物材料應用于有機薄膜場效應晶體管領域。同時，引入烷基側鏈作為助溶基團。本發明所制得的有機共軛半導體聚合物溶液加工性好，在有機光伏及有機薄膜場效應晶體管領域有一定的應用前景。

技術領域

本發明涉及有機共軛聚合物領域，具體是一種有機半導體共軛聚合物及其合成方法。

背景技術

有機半導體共軛聚合物由于具有成本低廉、柔韌好性和可大規模溶液加工等優點，因此在有機薄膜場效應晶體管領域中有著廣泛的應用前景。目前，共軛聚合物中研究最多的是給體-受體(D-A)共軛聚合物，這是由于在D-A共軛聚合物中給體和受體分別具有給電子和吸電子的推拉相互作用，增強了分子內和分子間的作用力，極大的提高了體系內電荷的有效傳輸。目前高效吸電子受體的缺乏制約著相關D-A共軛聚合物器件的性能表現。主要原因在于D-A共軛聚合物最低未占軌道(LUMO)能級水平不夠低(低于-4.0eV)，不利于電子的注入和電荷的穩定傳輸。根據之前的文獻報道，在共軛聚合物中引入強吸電子取代基能有效的降低聚合物的LUMO能級，從而能在共軛聚合物中實現高效的電子傳輸。因此，如果在D-A共軛聚合物中將一個吸電子單元A換成三個吸電子單元A₁、A₂和A₃，并且將三個吸電子單元通過π單元(這里指噻吩環)連接形成A₁-π-A₂-π-A₁的大共軛受體，之后再與給電子基團聚合(這里主要指噻吩類)能有效降低聚合物的LOMO能級，極大的增加電子的有效傳輸。

二吡咯并[3，4-c]吡咯-1，4-二酮(DPP)單元含有兩個內酰胺基團使得整個DPP單元高度的缺電子，因此使其具有高的電子親和勢。噻吩取代的DPP單晶結構證實：DPP核上羰基氧原子與鄰位噻吩上的氫原子之間存在一種類似于氫鍵的弱相互作用,使得噻吩取代DPP具有良好的共平面性,為分子骨架堆積提供了強的驅動力。異靛藍(IID)為古老的染料靛藍的同分異構體，以其強的吸電子能力，合成簡單以及良好的化學可調性等特點，被廣泛地應用于有機半導體聚合物材料中。

發明內容

本發明的目的是提供一種有機半導體共軛聚合物及其合成方法，在有機薄膜晶體管及其他有機光電器件中有一定的應用。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種有機半導體共軛聚合物，其特征在于：該有機半導體共軛聚合物是基于(噻吩基)吡咯并吡咯-二酮-異靛藍-(噻吩基)吡咯并吡咯-二酮和雙(2-三甲基錫基)并噻吩的半導體共軛聚合物，其結構式為：

其中，R₁為C₈-C₂₄烷烴鏈，R₂為C₈-C₂₀烷烴鏈，A₂為異靛藍類吸電子基團，D為噻吩類給電子基團，n≥1。

一種有機半導體共軛聚合物的合成方法，其特征在于：以(噻吩基)吡咯并吡咯-二酮-異靛藍-(噻吩基)吡咯并吡咯-二酮雙溴、雙(2-三甲基錫基)并噻吩單體為原料，以三(二亞芐基丙酮)二鈀為催化劑，以三苯基膦為配體，以氯苯為溶劑的體系下，采用Stille偶聯反應得到所述的有機半導體共軛聚合物。

所述的一種有機半導體共軛聚合物的合成方法，其特征在于：所述的偶聯反應溫度為120-130℃。

所述的一種有機半導體共軛聚合物的合成方法，其特征在于：所述的偶聯反應時間為10-12小時。