本发明专利技术公开了一类基于噻二唑的多环芳烃有机半导体材料及其制备方法，其结构可由通式(I)表示。其中Ar表示芳基、取代芳基、杂环芳基或取代杂环芳基。本发明专利技术的杂环衍生物可以通过Suzuki偶联反应、C‑H活化偶联反应、Sonogashira偶联反应、PtCl2催化环化反应和Scholl反应合成。本发明专利技术的多环芳烃衍生物不仅具有优良的溶解性和热稳定性，并且具有优异的π共轭骨架，π共轭体系的增加有利于提高相应器件性能，是性能很好的有机半导体材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一类基于噻二唑的多环芳烃有机半导体材料制备方法及其光电器件应用，具体包括其制备方法及光电器件应用领域。
技术介绍
长久以来，人们普遍认为有机物是不导电的，因此广泛被用作绝缘材料直到1954年，日本科学家赤松、井口等人发现掺杂氯的芳香族碳水化合物可以导电(电导率约0.1S·cm-1)后，首次提出了有机半导体这一概念。1977年，美国化学家M.MacDiarmid，美国物理学家Alan J.Heeger日本化学家Shirakawa发现了高导电聚乙炔，该项重大发现使这三位科学家获得了2000年的诺贝尔化学奖，自此拉开了有机半导体研究的序幕。有机半导体材料作为下一代电子器件开发和生产的新型材料开始备受关注。有机半导体材料的出现并不是偶然，而是必然。自二十世纪五十年代开始，硅、锗、砷化镓等无机半导体材料几乎占据了整个电子信息产业，然而随着信息化水平的不断提高，为了满足人们的需求，电子产品的性能需要不断提高，这就需要开发功能更强大的芯片，并且在考虑实用美观的基础上，就要求电子元件的不断缩小，集成度不断提高，响应时间不断缩短。而无机材料的电子性能发展已接近极限，继续减小尺寸、降低成本、提高性能等都非常困难，至此无机半导体材料已经满足不了应用领域的需求。有机半导体材料具有原料易得、便宜、重量轻、制备工艺简单、环境稳定性好以及可制作成大面积柔性器件等优点。因此，有机半导体材料的出现正当其时，在很大程度上突破了无机材料理论和技术的发展瓶颈，成为电子信息技术发展的新方向。随着对有机半导体材料的不断深入研究，有机半导体材料的应用领域不断扩大，其中有机发光二极管、有机场效应晶体管、有机太阳能电池得到了飞速发展，并逐步走向商业化。而在有机半导体材料中，共轭杂环有机半导体材料依靠优异的光学特性和电学特性特性成为了近年光电材料的研究重点。苯并噻二唑(BT)基团是强吸电子基团，是一种高效率、高化学稳定性的著名的荧光团，常作为受体单元应用在D-A共轭化合物中，通过给受体间的相互作用调节分子前线轨道和光谱范围。含BT的化合物常能获得有序的晶体结构，这主要是因为它较高的极化特性从而导致像杂原子接触和π-π相互作用这类分子间相互作用的加强，这些特性对于有机电子学是至关重要的。
技术实现思路
专利技术目的：开发出一类具有高共轭程度，高迁移率、稳定性、成膜性、溶解性等优点，并且制备简便的基于噻二唑的成本低廉的共轭杂环有机半导体材料。技术方案：本专利技术的一类基于噻二唑的多环芳烃有机半导体材料的制备方法，其结构可由通式(I)表示：其中Ar表示芳基、取代芳基、杂环芳基或取代杂环芳基中的一种。在式(Ⅰ)通式中，芳基或取代芳基是苯、萘、蒽、芘、苝、芴中的一种；杂环芳基或取代杂环芳基是噻吩、苯并噻吩、咔唑、芴的衍生物等中的一种，这些基团也可通过一些烷基链或烷氧基链进行修饰。制备方法包括以下合成步骤：(a)首先以5，6-二溴苯并噻二唑为初始原料，然后与Ar或者带有Ar基团的硼酸，硼酯，锡试剂等等衍生物在钯催化剂的作用下发生反应得到一类如式(1)所示的化合物；(b)将式(1)所示的化合物溶于合适的有机溶剂，通过Sonogashira偶联反应，在钯催化剂、碘化亚铜、三苯基膦、二异丙胺、三甲基硅乙炔存在的条件下使式(1)所示的化合物上的溴变成三甲基硅乙炔基，即得到一类如式(2)所示的化合物；(c)将式(2)所示的化合物溶于合适的有机溶剂，在大量甲醇和碱存在的条件下，常温搅拌5小时，就能得到一类如式(3)所表示的化合物；(d)将式(1)所示的化合物和式(3)所示的化合物按摩尔比1:1的比例溶于合适的有机溶剂，通过Sonogashira偶联反应，在钯催化剂、碘化亚铜、三苯基膦、三乙胺存在的条件下反应12小时，就能得到一类如式(4)所示的炔偶联的化合物；(e)将式(4)所示的炔偶联的化合物溶于合适的有机溶剂，在二氯化铂或者二氯化金作为催化剂的条件下，80～120℃反应24小时，即得到如式(5)所表示的炔键变为单边六元环的化合物；(f)将如式(6)所表示的化合物溶于合适的有机溶剂中，常温下向混合液中滴加溶有三氯化铁的硝基甲烷，通过TLC板进行监控直到原料消耗完全，即得到如通式(1)所表示的化合物。步骤(a)所述的一类基于苯并噻二唑的共轭杂环有机半导体材料及其制备方法，其特征在于步骤a所述钯催化剂是四(三苯基膦)钯、醋酸钯、二氯二(三苯基膦)钯等；所述的有机溶剂为四氢呋喃、甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺等。步骤(b)所述有机溶剂是新蒸无水四氢呋喃、甲苯等。步骤(c)所述有机溶剂是普通四氢呋喃、甲苯等(不需要无水，超干)，所述的碱可以是氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾等。步骤(d)所述的有机溶剂是新蒸无水四氢呋喃、甲苯等。步骤(e)所述的有机溶剂是一般为新蒸无水甲苯。步骤(f)所述的有机溶剂是无水二氯甲烷，三氯甲烷等。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的一类基于噻二唑的多环芳烃有机半导体材料制备方法及其光电器件应用。通过Suzuki偶联反应、C-H活化偶联反应、Sonogashira偶联反应、PtCl2催化环化反应和Scholl反应，操作简单、副产物少、易于分离；通过使用5,6-二溴苯并噻二唑为原料，保证了体系中强吸电子基团的存在，在增强共轭体系的情况下保证了分子的稳定性。并且苯并噻二唑基团是很好的发色团，增加了其在光电领域的应用。结构中使用5,6- 二溴苯并噻二唑为原料，保证了材料的稳定性，使用多种Ar以构建更大的共轭体系，并引入适当的柔性烷基链，改善了材料的溶解性，获得了性能优异的有机半导体材料。而且使用的原料为5,6-二溴苯并噻二唑，是由简单的邻苯二胺制得，邻苯二胺廉价易得，这样有利于产业化生产。本专利技术得到了一类基于噻二唑的多环芳烃有机半导体材料，通过核磁共振、质谱等测试方法对化合物结构进行了表征。然后利用紫外、荧光光谱、循环伏安、热重分析等方法对它们的光物理，电化学性质以及热稳定性进行了研究并应用于场效应晶体管。本专利技术的基于噻二唑的多环芳烃类有机半导体材料具有稳定性好、溶解性好、迁移率高、合成工艺简单、成本低廉等优点，是一种应用广泛性能优异的有机半导体材料。附图说明图1.实施例1中，D6-C12BBT的MADLI-TOF图。图2.实施例2中，D6-C8BBT的热重分析(DTG)曲线。图3.实施例2中，D6-C8BBT的差示扫描量控制(DSC)曲线。图4.D6-C8BBT的场效应晶体管器件输出曲线。图5.D6-C8BBT的场效应晶体管器件转移曲线具体实施方式以下实施例是对本专利技术的进一步说明，不是对本专利技术的限制。实施例1：取100mL反应管，加入5,6-二溴苯并噻二唑(2.94g，10mmol)，2-十二烷基噻吩(2.77g,11mmol)，碳酸钾(1.66g，12mmol)，三甲基乙酸(306mg，3mmol)，5％的催化剂醋酸钯，抽真空鼓氮气，用注射器注入30mL无水N，N-二甲基乙酰胺，常温搅拌1分钟使其充分溶 解，110℃条件下反应4小时。反应结束后用乙酸乙酯萃取，加点饱和食盐水分层更明显。用无水硫酸钠干燥，减压除去溶剂后得到粗产物，柱层析，石油醚/二氯甲烷(8:1)。得到产物1a(2.79g,60％)，淡黄色油状液体。1H NMR(40本文档来自技高网...
【技术保护点】
一类基于噻二唑的多环芳烃有机半导体材料，其特征在于该材料为下述式(I)通式的化合物：其中Ar表示芳基、取代芳基、杂环芳基或取代杂环芳基中的一种。
【技术特征摘要】
1.一类基于噻二唑的多环芳烃有机半导体材料，其特征在于该材料为下述式(I)通式的化合物：其中Ar表示芳基、取代芳基、杂环芳基或取代杂环芳基中的一种。2.根据权利要求1所述的一类基于噻二唑的多环芳烃有机半导体材料，其特征在于在式(I)通式中，芳基或取代芳基是苯、萘、蒽、芘、苝、芴中的一种；杂环芳基或取代杂环芳基是噻吩、苯并噻吩、咔唑、芴的衍生物中的一种。3.根据权利要求1所述的一类基于噻二唑的多环芳烃有机半导体材料，其特征在于在式(I)通式中，取代芳基或取代杂环芳基中取代基是C1-C24直链烷基、支链烷基或直链烷氧基、支链烷氧基中的一种。4.权利要求1所述的一类基于噻二唑的多环芳烃有机半导体材料制备方法，其特征在于，包括以下合成步骤：a.首先以5，6-二溴苯并噻二唑为初始原料，然后与Ar或者带有Ar基团的硼酸，硼酯，锡试剂衍生物在钯催化剂的作用下发生反应得式(1)所示的化合物；b.将式(1)所示的化合物溶于合适的有机溶剂，通过Sonogashira偶联反应，在钯催化剂、碘化亚铜、三苯基膦、二异丙胺、三甲基硅乙炔存在的条件下使式(1)所示的化合物上的溴变成三甲基硅乙炔基，得式(2)所示的化合物；c.将式(2)所示的化合物溶于合适的有机溶剂，在大量甲醇和碱存在的条件下，常温搅拌5小时，得式(3)所表示的化合物；d.将式(1)所示的化合物和式(3)所示的化合物按摩尔比1:1的比例溶于合适的有机溶剂，通过Sonogashira偶联反应，在钯催化剂、碘化亚铜、三苯基膦、三乙胺存在的条件下反应12小时，得(4)所示的炔偶联的化合物；e.将式(4...
【专利技术属性】
技术研发人员：傅妮娜，黄维，石鑫，赵保敏，刘书利，汪联辉，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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