[發明專利]一類具有高光電性能的有機材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110653665.2
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113402497B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 楊靚月;張麗艷;郭英杰;李響;張巖;張昕瑀;李明依
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C07D333/78
• 分類號: C07D333/78;C09K11/06;H01L51/00
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 劉翠芹

本發明提供一類具有高光電性能的有機材料，該有機材料為偕二甲基環戊烷苯并噻吩類化合物，其能夠應用于有機電子器件、有機發光材料以及電池正極材料等領域。其結構通式如下：其中，C₁為脂肪族五元或六元環、偕二烷基取代脂肪族五元或六元環或者不存在；Ar₁為芳基或不存在；Ar₂為芳基或不存在。本發明提供一類性能優異的偕二甲基環戊烷取代的苯并噻吩化合物，從而解決有機小分子光電材料匱乏的問題，并基于該新型材料，為取代苯并噻吩的合成提供一種簡單有效的合成方法。

技術領域

本發明屬于光電材料領域，具體涉及一類具有高光電性能的有機材料及其制備方法。

背景技術

呋喃、吡咯及噻吩等雜環化合物均有六個π電子，符合休克爾(Hückel)規則，具有芳香性。噻吩的電子云密度比其他兩類化合物均高，這主要是由于硫原子的獨特的電子特性：⑴與氮或氧等其他雜原子相比，具有更高的共振能；⑵具有較高的極化率使其擁有優異的電荷運輸性能。將噻吩嵌入到多環芳烴，不僅不會破壞整體的π共軛結構，而且由于其富電子特性，會提高整體電荷運輸能力，以及改善多環芳烴的穩定性和抗氧化能力，是優異的光電材料。迄今為止，已有不少科學家開發了不同種類的噻吩嵌入的稠環化合物，并且對其光電性質進行了探究。已有不少基于苯并噻吩及其衍生物的半導體電子器件(如發光二極管、有機場效應晶體管等)在實際生活中得到了廣泛的應用。

盡管噻吩嵌入的稠環化合物在光電子領域得到了極大地關注與探索，但目前開發的噻吩嵌入的稠環化合物的種類相對有限，而且合成方法大多數局限于金屬介導的環化反應，毒副性大，成本高，腐蝕性強且難以回收等；非金屬介導的反應報道較少且缺少系統的總結研究。而且這些反應有一些共同的缺點，大部分反應在每個反應條件下只能形成一種芳香骨架。因此，開發新型的噻吩嵌入的稠環化合物，以及新的合成方法，對有機光電材料領域有著十分重要的意義。

發明內容

為了解決上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一類性能優異的偕二甲基環戊烷取代的苯并噻吩化合物，從而解決有機小分子光電材料匱乏的問題，并基于該新型材料，為取代苯并噻吩的合成提供一種簡單有效的合成方法。

具體地，本發明提供一類具有高光電性能的有機材料，該有機材料為偕二甲基環戊烷苯并噻吩類化合物，其結構通式如下：

其中，C₁為脂肪族五元或六元環、偕二烷基取代脂肪族五元或六元環或者不存在；Ar₁為芳基或不存在；Ar₂為芳基或不存在。

優選地，所描述的偕二甲基環戊烷苯并噻吩可具體為如下化合物，但不限于如下化合物，具體包括化合物S1、化合物S2-1、化合物S2-2以及化合物S3，

優選地，本發明還提供一種偕二甲基環戊烷苯并噻吩類化合物的合成方法，其反應式如下：

其中1為苯硫代烯炔，2為鹵代噻吩，3為苯硫代芳基烯炔，S為偕二甲基環戊烷苯并噻吩。

優選地，所述合成方法包括以下步驟：

S1、通過苯硫代烯炔和鹵代噻吩之間的Sonogashira偶聯反應，制備苯硫代芳基烯炔；其中，鹵代噻吩與苯硫代烯炔的配比為1:1-5；催化劑的當量為1％-20％；反應濃度為0.05-1M；

S2、利用新型堿介導的Dehydro-Diels-Alder(DDA)反應，以TBD、DBU、吡啶、叔丁醇鉀和氫氧化鈉中的任意一種為堿，以o-DCB、DMF、甲苯和DMSO中的任意一種為溶劑，以步驟S1制備的苯硫代芳基烯炔為反應底物，反應加熱至90-210℃；其中，反應底物與堿的配比為1:1-20；反應濃度為0.01-0.5M。