[發明專利]基于環戊二烯并二噻吩-4-酮的液晶化合物及其制備

在審

• 申請號: 201910178214.0
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN109824691A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 馬濤;趙可清;趙可孝
• 申請（專利權）人: 四川師范大學
• 主分類號: C07D495/04
• 分類號: C07D495/04;C09K19/34;B01J13/00
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本發明涉及一種基于環戊二烯并[2,1?b：3,4?b']二噻吩?4?酮的液晶化合物，具有通式（Ⅰ）、通式（Ⅱ）所示結構，其中X為OR或R，R表示C₁₀~C₂₀的烷基鏈。上述通式（Ⅰ）和通式（Ⅱ）化合物在較寬的溫度范圍內能自組裝成六方柱狀液晶中間相，且通式（Ⅱ）化合物是多種極性/非極性有機溶劑的低濃度凝膠劑。本發明還提供一種基于環戊二烯并[2,1?b：3,4?b']二噻吩?4?酮液晶化合物的制備方法，其合成路線簡單快捷且條件溫和，通式（Ⅱ）中雙菲稠合的環戊二烯并[2,1?b：3,4?b']二噻吩?4?酮化合物可以通過通式（Ⅰ）中四芳基取代的環戊二烯并[2,1?b：3,4?b']二噻吩?4?酮化合物的FeCl₃分子內氧化關環獲得。

技術領域

本發明涉及一種基于環戊二烯并二噻吩-4-酮的液晶化合物及其制備。

背景技術

近來，基于環戊二烯并[2,1-b：3,4-b']二噻吩（CDT）的共軛聚合物被廣泛研究為半導體材料從而應用于有機電子器件中，如有機場效應晶體管（OFET）和光伏太陽能電池（OPV）。與此同時，一類通過吸電子基團（如羰基）官能化的CDT衍生物—環戊二烯并[2,1-b：3,4-b']二噻吩-4-酮（CDK）備受關注，由于其橋連羰基導致作為有效太陽能電池重要參數的光學帶隙（Eg）顯著減小。

環戊二烯并[2,1-b：3,4-b']二噻吩-4-酮作為CDT官能化后典型的衍生物，由于羰基的引入，π-共軛體系顯著增加了n-型特征；同時羰基官能化與其他強吸電子基團如CN、NO₂相比，它允許進行額外的修飾和官能化。與富電子類似單元二噻吩并噻吩（DTT）相比，CDK除了具備DTT具備的分子間π-π作用力、S-S作用力外，還具備羰基引起的分子間偶極-偶極作用，這是良好電荷傳輸所需要的。目前基于CDK的研究，大多數集中在形成聚合物或者共聚物，從而應用于場效應晶體管（OFET）和光敏半導體材料中。

環戊二烯并[2,1-b：3,4-b']二噻吩-4-酮的修飾常見為對稱的α位通過偶聯形成聚合物或者多連體實現功能化，或者β位引入烷基鏈提高其溶解度。然而在其α位和β位通過與芳基的先偶聯再關環實現稠合，以擴展π共軛共平面從而形成功能材料的報道仍在少數。

發明內容

本發明的目的在于提供一種同時在環戊二烯并[2,1-b：3,4-b']二噻吩-4-酮對稱的α位和β位引入芳基而形成的新型液晶半導體材料。研究表明含多條柔性側鏈的四芳基取代環戊二烯并[2,1-b：3,4-b']二噻吩-4-酮化合物可以在升溫或冷卻過程的一定溫度范圍內自組裝成六方柱狀液晶中間相（Col_hex）；在此基礎上，通過分子內氧化關環后的雙菲稠合環戊二烯并[2,1-b：3,4-b']二噻吩-4-酮化合物，由于分子內共平面共軛剛性核增大，其可以在很寬的溫度范圍內形成高度有序和穩定的Col_hex中間相，是一種良好的介晶體。此外雙菲稠合的CDK也可作為多種極性或者非極性有機溶劑的凝膠劑。此外，還有必要提供一種含多條柔性側鏈的基于環戊二烯并[2,1-b：3,4-b']二噻吩-4-酮的四芳基取代和雙菲稠合化合物的制備方法。

一種基于環戊二烯并[2,1-b：3,4-b']二噻吩-4-酮的液晶化合物，其特征在于具有通式（Ⅰ）、通式（Ⅱ）所示結構。

其中X為OR或者R，R表示C₁₀~C₂₀的烷基鏈。

一種通式（Ⅰ）中含八條柔性側鏈的四芳基取代環戊二烯并[2,1-b：3,4-b']二噻吩-4-酮化合物的制備方法，其特征在于包括如下步驟。

步驟一：中間體B為四溴取代的環戊二烯并[2,1-b：3,4-b']二噻吩-4-酮衍生物的制備。