两个小分子有机半导体材料合成方法技术

本发明专利技术公开了两个小分子有机半导体材料合成方法与应用。本发明专利技术产物结构如式一所示。合成工艺如式二，其中，分子一为噻唑-苯并噻二唑衍生物-噻唑共轭化合物；分子二为异噻唑-苯并噻二唑衍生物-异噻唑共轭化合物。通过本发明专利技术的合成方法可以高产率得到式一所示的高纯度的产物，在光电功能器件，特别是有机太阳能电池上，有机场效效应管方面，有机发光二极管方面具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
两个小分子有机半导体材料合成方法
小分子有机半导体材料的分子中没有呈链状交替存在的结构片断，通常只由一个比较大的共轭体系构成。常见的小分子型有机半导体材料有并五苯、三苯基胺、富勒烯、酞菁、苝衍生物和花菁等。小分子相对于大分子易于合成提纯，可以有多种应用工艺选择，除了最简的单溶液旋涂外还可以分子蒸镀制备高质量薄膜器件。不像无机半导体中的载流子是高度离域的，在外加电压的作用下会在连续的导带或者价带中定向移动。而在有机半导体材料中，分子与分子之间仅有微弱的范德华力，载流子的离域程度通常仅限于一个分子之内。只有在有机半导体的单晶材料中才会出现载流子在几个相邻分子之间离域的情况。
技术介绍
当前大量采用有机半导体材料的主要有以下领域：1.光盘。当下主流的DVD光盘通常以花菁(显蓝绿色)及酞菁(显金黄色)为数字信息的载体。这些有机半导体材料在激光照射下会改变分子构型，从而完成0和1的记录。2.有机发光二极管，即OLED。OLED以有机半导体异质结为基础，通过电子和空穴在异质结处的湮灭而发光。OLED可以制成柔性的、大面积的显示器。3.传感器。对有机半导体材料进行掺杂或者去掺杂会极大地改变其电性质，这个特点可以利用在传感器上，因为有许多待检测的气体本身可以作为有机半导体材料的掺杂剂。4.有机太阳能电池。在能源领域的应用，将是有机半导体材料的最有意义的应用，这也是惟华光能的主营业务。有机太阳能电池的工作原理与应用特点将在下一节中详述。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高产率合成两个有机半导体材料的方法及其在有机太阳能电池中的应用。本专利技术所提供的化合物，结构如式一所示。合成工艺如式二。优选的，本专利技术的化合物合成方法为式二所示的化合物：分子一；分子二。实施例1：优选的式二结构的化合物的制备方法，分子一合成方法。步骤1)化合物2的合成，在无氧条件下，在1升单口烧瓶中投入式二中化合物130g，(120mmol)，2-噻吩硼酸频哪醇，25.3g，120mmol)，Na2CO3(20g，184mmol)，四氢呋喃(500mL)，和去离子水(50mL)，催化剂Pd(PPh3)4(5g，4.3mmol)。混合物在90℃加热搅拌3昼夜。有机物加入去离子水3升，用CH2Cl2(3×1000mL)萃取三次；萃取液用无水Na2SO4干燥四小时，溶剂用旋蒸仪蒸发掉。残余物经300目分析纯硅胶色谱柱分离，用CH2Cl2/正己烷(1∶10，v∶v)做淋洗液。流出液蒸干得到产物2为黄色晶体(24g，产率97％).步骤2)化合物3的合成，在无氧条件下，在1升单口烧瓶中投入上述合成的化合2(24g，116mmol)，三苯基膦(70g，267mmol)，邻二氯苯0.2升，在185度搅拌24小时。溶剂用旋蒸仪蒸发掉。残余物经300目分析纯硅胶色谱柱分离，用CH2Cl2/正己烷(1∶10，v∶v)做淋洗液。流出液蒸干得到产物化合物3为无色片状晶体(12g，产率57％).步骤3)化合物4的合成，在带有恒压滴液管的两口500mL反应瓶中，加入12g化合物3。氢化钠30g。抽气充氮后加入无水DMF150mL。室温反应半小时。在滴液管中加入100mlTHF，加入25克溴代正辛烷。慢慢地滴入反应瓶中，反应室温搅拌过夜。第二天加入稀盐酸水溶液，用乙醚萃取，无水硫酸钠干燥，蒸干溶剂，纯石油醚过300目硅胶柱，得无色透明冰状晶体，14.5g。收率93％。步骤4)化合物5的合成，在无氧条件下，在0.5升单口烧瓶中投入上述合成的化合物4(2g，)，N-溴代丁二酰亚胺(NBS)(1.3g)，氯仿0.3升在避光条件下室温搅拌45小时。溶剂用旋蒸仪蒸发掉大部分。残余物经300目分析纯硅胶色谱柱分离，用正己烷做淋洗液。流出液蒸干得到产物5为淡黄色透明油状液体(2.6g，产率100％).步骤5)化合物6的合成，在无氧条件下，在0.5升两口烧瓶中投入上述合成的化合物5(2.4g，)，干燥的四氢呋喃THF100ml，零下78度搅拌0.5小时。加入2.4M正丁基锂的正己烷溶液3ml，零下78度搅拌，2.5小时，加入三甲基氯化锡1.43克的10毫升THF溶液。自然回到室温24小时，加入50毫升氯化铵饱和水溶液，用正己烷萃取，无水硫酸钠干燥，溶剂用旋蒸仪蒸发掉。得残余物2.1克。6为淡黄色透明油状液体。步骤7)分子一合成，在无氧条件下，在0.1升单口烧瓶中投入式二中化合物60.25g，化合物120.2g，催化剂Pd(PPh3)4(5g)。甲苯50mL，混合物在90℃加热搅拌3昼夜.。有机物加入去离子水200mL，用CH2Cl2(3×100mL)萃取三次；萃取液用无水Na2SO4干燥四小时，溶剂用旋蒸仪蒸发掉。残余物经300目分析纯硅胶色谱柱分离，用CH2Cl2/正己烷(1∶10，v∶v)做淋洗液。流出液蒸干得到分子一所示材料为黑色固体0.21克。实施例1：优选的式二结构的化合物的制备方法，分子二合成方法。步骤1)化合物8的合成，在无氧条件下，在1升单口烧瓶中投入式二中化合物7100g，2-噻吩硼酸频哪醇，64g，Na2CO3(20g，184mmol)，四氢呋喃(500mL)，和去离子水(50mL)，催化剂Pd(PPh3)4(5g，4.3mmol)。混合物在90℃加热搅拌3昼夜。有机物加入去离子水3升，用CH2Cl2(3×1000mL)萃取三次；萃取液用无水Na2SO4干燥四小时，溶剂用旋蒸仪蒸发掉。残余物经300目分析纯硅胶色谱柱分离，用CH2Cl2/正己烷(1∶10，v∶v)做淋洗液。流出液蒸干得到产物2为黄色油状液体(63g，).步骤2)化合物9的合成，在无氧条件下，在1升单口烧瓶中投入上述合成的化合8(63g)，三苯基膦(134g)，邻二氯苯0.5升，在185度搅拌24小时。溶剂用旋蒸仪蒸发掉。残余物经300目分析纯硅胶色谱柱分离，用CH2Cl2/正己烷(1∶10，v∶v)做淋洗液。流出液蒸干得到产物化合物9为雪花状晶体(28.7g).步骤3)化合物10的合成，在带有恒压滴液管的两口500mL反应瓶中，加入20g化合物9。氢化钠20g。抽气充氮后加入无水DMF350mL。室温反应半小时。在滴液管中加入100mlTHF，加入38克溴代正辛烷。慢慢地滴入反应瓶中，反应室温搅拌过夜。第二天加入稀盐酸水溶液，用乙醚萃取，无水硫酸钠干燥，蒸干溶剂，纯石油醚过300目硅胶柱，得白针状晶体，23g。步骤4)化合物11的合成，加入化合物10，20g，醋酸钾(5g)，连硼酸频呐醇酯(20g)；DMF20mL。经支管脱气充氮，加入Pd(dppf)2Cl2，100mg，1-3％equ，关住旋塞密闭加热至80℃反应三天，加入350mL水，每次用150mL二氯甲烷萃取，萃取三次的有机相用50mL水反萃取一次除去DMF，无水硫酸钠干燥后，真空旋蒸蒸干，得到的混合物经硅胶色谱柱分离。石油醚/乙酸乙酯(10/1)过硅胶柱，得淡黄色粉末12g。步骤5)分子二合成，将2.9克化合物11、2克化合物12，10mol的碳酸氢钠加入到500ml的四氢呋喃、100ml的甲苯和100ml的水的混合溶剂中，氮气保护下加入0.1mol的催化剂四(三苯基膦)钯，加热回流反应三天后，冷却至室温，有机物加入去离子水500mL，用CH本文档来自技高网...

【技术保护点】
式一结构的共轭小分子材料合成方法， 。

【技术特征摘要】
1.小分子有机半导体材料，其特征在于具有如下结构：其中R为正辛基。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦瑞平，蒋玉荣，张凯旋，张浩兴，张群英，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：河南;41