[發明專利]含噻吩并噻二唑結構的有機光電分子材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202111476300.3
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114057774A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 蔣亞東;袁柳;太惠玲;王洋;顧德恩;黎威志
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: C07D513/04
• 分類號: C07D513/04;C07D519/00;C07F7/08;H01L51/42;H01L51/46
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 閆樹平

本發明屬于有機光電材料領域，具體涉及一種含噻吩并噻二唑結構的有機光電分子材料及其制備方法和應用。本發明采用噻吩并噻二唑為中心單元，噻吩類衍生物為連接單元，末端結構為2?(2?亞甲基?3?氧代?2,3?二氫?1H?茚?1?亞基)丙二腈或2?亞甲基?1H?茚?1,3(2H)?二酮；因此具有良好的平面性，且可以形成良好的共軛，有利于分子軌道的離域，提高分子消光系數，以及促進電荷的分離與傳輸。所制備的有機光電分子吸收光譜范圍超過1.1μm，有利于光譜的進一步拓展，且保留了高結晶度與高近紅外消光系數的優點，易溶解于有機溶劑，可通過溶液法制備高質量的薄膜。對于開發寬光譜有機近紅外光探測器的發展和應用具有重要意義。

技術領域

本發明屬于有機光電材料領域，具體涉及一種含噻吩并噻二唑結構的有機光電分子材料及其制備方法和應用。

背景技術

相比于傳統無機近紅外光探測器，有機近紅外光探測器因其可以通過簡單廉價的溶液成膜技術在柔性基底上大面積制備，在技術難度、材料成本、應用場景上具有多重優勢，將在圖像傳感、生物醫學檢測、光通信、環境監測、夜視、遠程控制等方面對傳統無機光探測器發起挑戰。過去的二十多年里，基于近紅外聚合物給體的有機近紅外光探測器得到了較多關注，然而其近紅外區光探測性能卻并不理想。

近年來，基于近紅外小分子受體材料的有機近紅外光探測器顯示出很大的優勢。該類材料具有較好的結晶度，在近紅外波段具有高消光系數，器件在近紅外波段具有高外量子效率與比探測率(Adv.Mater.2020,32.1906027)。然而，目前發展出來的該類材料結構類型較為單一，多采用共軛或稠環噻吩單元為核心，兩端采用受體單元封端的分子結構；其吸收光譜范圍多在1.1μm以內，嚴重限制了有機近紅外光探測器的應用場景。

發明內容

針對上述存在問題或不足，為解決現有有機光電材料種類匱乏、以及吸收光譜相對較小的問題，本發明提供了一種含噻吩并噻二唑結構的有機光電分子材料及其制備方法和應用，該有機光電分子材料以噻吩并噻二唑為中心，噻吩類結構為連接，2-(2-亞甲基-3-氧代-2,3-二氫-1H-茚-1-亞基)丙二腈或2-亞甲基-1H-茚-1,3(2H)-二酮為末端；溶于常規有機溶劑(如三氯甲烷、四氫呋喃、甲苯)，易于制備，并可通過溶液法制備高質量的薄膜以應用于有機光探測器。

一種含噻吩并噻二唑結構的有機光電分子材料，其結構通式如式I所示：

式I中，A采用氧或二氰基亞甲基；X和Y采用氫、氟、氯、溴或甲基，且X和Y不同；D為具有給電子能力的噻吩類共軛單元。

進一步的，所述給電子能力的噻吩類共軛單元D采用以下結構中的一種：

其中R₁采用C1-C20的烷基，R₂、R₃、R₄、R₅、R₆和R₇采用氫、C1-C20的烷基或C1-C20的烷氧基，且R₂、R₃、R₄、R₅、R₆和R₇可相同或不同。

上述含噻吩并噻二唑結構的有機光電分子材料，其制備方法，包括下述步驟：

步驟1、制備式VI所示化合物：將式VII所示化合物和式VIII所示化合物按投料摩爾比1:2～6完全溶于有機溶劑中，并加入催化劑于100～120℃，惰性氛圍下反應12～72小時，即得。

所述催化劑為四(三苯基膦)鈀、醋酸鈀或二氯二(三苯基膦)鈀；有機溶劑為甲苯，氯苯或鄰二氯苯；D為具有給電子能力的噻吩類共軛單元。