端基含联[n]炔基的吡咯并吡咯二酮化合物及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种端基含联[n]炔基的吡咯并吡咯二酮化合物及其应用，该化合物结构通式如下：其中R1为直链烷烃或支链烷烃，R2为H原子、三甲基硅基、直链烷烃或支链烷烃，n为大于等于1的整数。所述端基含联[n]炔基的吡咯并吡咯二酮化合物可广泛地应用于有机发光二极管、场效应管和太阳能电池中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种端基含联[n]炔基的吡咯并吡咯二酮化合物及其应用，具体为一种端基为-(C≡C)n-R2(n≥1，R2为烷基)的吡咯并吡咯二酮有机小分子半导体化合物(R1为烷基)及其制备方法和应用，该化合物的分子结构如下：
技术介绍
有机半导体材料种类多、易于修饰功能化，器件具有制备工艺简单、成本低、重量轻、柔韧性好和塑料衬底相容性好等特点。在低成本、柔性的有源矩阵显示、有机射频电子商标、有机传感器/存储器、集成电路、电子纸等诸多方面有巨大的应用前景。3，6-二(噻吩-2-基)吡咯并[3，4-c]吡咯-1，4-二酮(简称DPP)是两个共轭的内酰胺环连接两个噻吩环，以其π共平面结构、强的吸电子能力、易修饰以及合成简单高效等优点深受科研人员的广泛关注。最近，基于DPP单元合成了一系列的大分子半导体，这些材料表现出良好的溶解加工能力，强紫外可见吸收、窄带隙，良好的光和热稳定性和良好的光电性能，作为有机半导体应用于各类有机电子器件中。DPP和苯的共聚物作为给体，构筑太阳能电池，能量转换效率PCE达到7.4％(Li，W.；Hendriks，K.H.；Roelofs，W.S.C.；Kim，Y.；Wienk，M.M.；Janssen，R.A.J.Adv.Mater.2013，25，3182.)，DPP和二噻吩乙烯的共聚物作为有机半导体，溶液涂布构筑其场效应晶体管的空穴载流子迁移率达到8.2cm2V-1s-1(Chen，H.；Guo，Y.；Yu，G.；Zhao，Y.；Zhang，J.；Gao，D.；Liu，H.；Liu，Y.Adv.Mater.，2012，24，4618.)，采用喷墨方式制备共聚物的半导体薄膜，其场效应晶体管的空穴载流子迁移率达到2.41cm2V-1s-1，构筑的反相器的驱动电压-1.0V，增益-1.81VV-1(Kim，S.H.；Kang，I.；Kim，Y.G.；Hwang，H.R.；Kim，Y.-H.；Kwon，S.-K.；Jang，J.J.Mater.Chem.C2013，1，2408.)。DPP和蒽二炔的共聚物作为有机半导体，溶剂涂布构筑的场效应晶体管的空穴迁移率达到1.9cm2V-1s-1(Lee，D.H.；Shin，J.；Cho，M.J.；Choi，D.H.Chem.Commun.，2013，49，3896.)。有关DPP小分子化合物的合成及其应用报道相对较少，其研究主要着眼于DPP单元端基连接某些基团(烷基，芳香基等)的性构关系研究(Affiliations，RSCAdv.，2012，2，2232；S.A.；Burrezo，P.M.；M.J.；Timalsina，A.；Smith，J.；Facchetti，A.；Marks，T.J.；LópezNavarrete，J.T.；Segura，J.L.；Casadob，J.；Ortiz，R.P.J.Mater.Chem.C，2014，2，6376；Narayanaswamy，K；Venkateswararao，A.；Gupta，V.；Chand，S.；Singh，S.P.Chem.Commun.，2016，52，210.)。并三噻吩桥连两个DPP的化合物作为小分子给体，构筑的太阳能电池的PCE达到2.2％(Park，J.K.；Kim，C.；Walker，B.；Nguyen，T.-Q.；Seo，J.H.RSCAdvances，2012，2，2232.)。并四噻吩桥连两个DPP的化合物作为小分子有机半导体，构筑的场效应晶体管的空穴迁移率达到0.1cm2V-1s-1(Zhou，N.；Vegiraju，S.；Yu，X.；Manley，E.F.；Butler，M.R.；Leonardi，M.J.；Guo，P.；Zhao，W.；Hu，Y.；Prabakaran，K.；Chang，R.P.H.；Ratner，M.A.；Chen，L.X.；Facchetti，A.；Chen，M.-C.；Marks，T.J.J.Mater.Chem.C，2015，3，8932.)。1977年，黑格尔、麦克德尔米德、白川英树等人发现了卤素掺杂聚乙炔聚合物具有导电性能(Shirakawa，H.；Louis，E.J.；MacDiarmid，A.G.；Chiang，C.K.；Heeger，A.J.J.Chem.Soc.，Chem.Commun.1977，578.)，改变了人们对于有机功能性塑料的认识。其导电性能是由于聚乙炔分子具有单双键交替的连续共轭结构，链段呈“锯齿”构型。联[n]炔基团是单叁键交替的共轭片段，其分子刚性，呈直线结构，平面性更优。目前联[n]炔基团(n≥1)研究大多为n＝l的单炔基团和其它芳香基团连接或者桥连两个芳香基团构筑小分子半导体化合物，其合成方法相对比较成熟(Huang，W，；Chen，H.Macromolecules，2013，46(5)，2032；.Ruiz，C.；LópezNavarrete，J.T.；Delgado，M.C.R.；Gómez-Lor，B.Org.Lett.，2015，17(9)，2258.)。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种端基含联[n]炔基的吡咯并吡咯二酮化合物及其应用。本专利技术提供的端基含联[n]炔基的吡咯并吡咯二酮化合物(简称DPPDA[n]R1R2)，其结构通式如式I所示：所述式I中，所述R1均为碳原子总数为1-10的直链烷基或碳原子总数为10-24的支链烷基；R2为H原子、三甲基硅基、碳原子总数为4-16的直链烷基、碳原子总数为10-24的支链烷基；n为1-10的整数，优选1-5的整数。优选的，所述R1中，所述碳原子总数为1-10的直链烷基为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基；所述R1优选丁基(简称DPPDA[n]C4R2)，己基(简称DPPDA[n]C6R2)；优选的，所述R2中，所述碳原子为4-16的直链烷基为丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基；所述n为1-10的整数，更优选n为2和3。本专利技术还对所提出的化合物的制备方法进行了介绍：具体技术方案分别如下：一种端基含联[n]炔基的吡咯并吡咯二酮化合物的制备方法(一)，包括如下步骤：所有制备的最终产物都是经由DPP为原料，经过内酰胺的氮烷基化取代，再经噻吩α位溴取代为可溶性二溴代DPP衍生物；其溴基再与三甲基硅基乙炔发生碘化钯催化偶联反应，再经碳酸钾脱除三甲基硅基，得到单炔-DPP衍生物；再与1-炔烷烃发生格拉泽偶联反应，得到最终产物。上述端基含联[n]炔基的吡咯并吡咯二酮化合物的制备方法(一)的合成路线如下：上述一种端基含联[n]炔基的吡咯并吡咯二酮化合物的制备方法(一)，包括如下步骤：(1)2，5-N，N’-双(烷基)-3，6-二(噻吩-2-基)吡咯并[3，4-c]吡咯-1，4-二酮的制备由丁二酸二乙酯和2-氰基噻吩制备得到3，6-二(噻吩-2-基)吡咯并[3，4-c]吡咯-1，4-二酮(DPP)，DPP和溴(碘)代烷烃，碳酸钾在N，N’-二甲基甲酰胺溶剂中加热反应，得到2，5-N，N’-双(烷基)-3，6-二(噻吩-2-基)吡咯并[3，4-c]吡咯-1，4-二酮；(2)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种端基含联[n]炔基的吡咯并吡咯二酮化合物，其特征在于，所述化合物具有如下结构的通式： 其中R1为直链烷烃或支链烷烃，R2为H原子、三甲基硅基、直链烷烃或支链烷烃，n为大于等于1的整数。

【技术特征摘要】
1.一种端基含联[n]炔基的吡咯并吡咯二酮化合物，其特征在于，所述化合物具有如下结构的通式：其中R1为直链烷烃或支链烷烃，R2为H原子、三甲基硅基、直链烷烃或支链烷烃，n为大于等于1的整数。2.根据权利要求1所述的端基含联[n]炔基的吡咯并吡咯二酮化合物，其特征在于，R1碳原子总数为1-10的直链烷基或碳原子总数为10-24的支链烷基；R2为碳原子总数为4-16的直链烷基、碳原子总数为10-24的支链烷基的一种或一种以上；n为1-10的整数。3.根据权利要求1或2任一项所述的端基含联[n]炔基的吡咯并吡咯二酮化合物，其特征在于，所述R1中，所述碳原子总数为1-10的直链烷基为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基中的一种或一种以上；所述n优选1-5的整数；所述R2中，所述碳原子为4-16的直链烷基为丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基。4.根据权利要求3所述的端基含联[n]炔基的吡咯并吡咯二酮化合物，其特征在于，所述R1优选丁...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴倜，刘省珍，曹进，张伟民，蒲嘉陵，
申请(专利权)人：北京印刷学院，
类型：发明
国别省市：北京;11