双吡啶并三唑半导体聚合物及其制备与应用制造技术

本发明专利技术提供一种双吡啶并三唑聚合物及其制备方法与应用。双吡啶并三唑聚合物其结构通式如式I所示。式I中，R为碳原子总数为1

【技术实现步骤摘要】
双吡啶并三唑半导体聚合物及其制备与应用


[0001]本专利技术属于材料领域，具体涉及一种双吡啶并三唑聚合物及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]有机场效应晶体管(简称OFETs)是一类以有机半导体材料为半导体层，通过垂直电场来控制材料导电能力的有源光电器件。OFETs具有可溶液法加工、柔韧性好和光电性能易调等优点，在逻辑电路、传感器和电子皮肤等器件中有重要的应用前景。
[0003]OFETs半导体材料包括有机小分子材料和有机聚合物材料。有机聚合物材料具有质量轻、柔性好、可大面积打印加工等优点，广泛应用在光电器件中。设计合成新型的半导体聚合物材料对于本领域的发展具有重要的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种双吡啶并三唑受体、聚合物及其制备方法。
[0005]本专利技术所提供的双吡啶并三唑聚合物，其结构通式如式I所示：
[0006][0007]上述式I中，R为碳原子总数为1-40(具体可为10-35，更具体可为15-35)的直链或支链烷基；
[0008]Ar选自如下基团中的任意一种:
[0009][0010]其中，均表示取代位；
[0011]上述式I中，R具体可为5-癸基十五烷基；
[0012]n表示聚合度，n可为5-100的整数，n具体可为24；
[0013]具体地，上述式I所示聚合物其结构式如下：
[0014][0015]其中，R为碳原子总数为1-40(具体可为10-35，更具体可为15-35)的直链或支链烷基。
[0016]更具体地，所述式I所示聚合物其结构式如下：
[0017][0018]其中，R为5-癸基十五烷基。
[0019]上述式I所示聚合物通过包括如下步骤的方法制备得到：
[0020]将式VII所示化合物与双锡化合物在催化剂和配体作用下进行聚合反应，得到式I所示聚合物；
[0021][0022]R的定义与前述式I中R的定义相同。
[0023]上述方法中，双锡化合物选自如下化合物中的任意一种：
[0024][0025]所述催化剂选自四(三苯基膦)钯、二(三苯基膦)二氯化钯和三(二亚苄基丙酮)二钯中的至少一种；
[0026]所述配体选自三苯基膦、三(邻甲苯基)膦和三苯基胂中的至少一种。
[0027]式VII所示化合物与所述双锡化合物、催化剂及配比的投料摩尔份数比依次可为1：0.95～1.05：0.01～0.10：0.04～0.80；具体为1.00：1.00：0.03：0.24；
[0028]所述聚合反应中，温度可为80～140℃；具体可为130℃；
[0029]反应时间可为1小时～80小时；具体可为12小时；
[0030]所述聚合反应在有机溶剂中进行，所述有机溶剂具体可选自甲苯、氯苯和二甲苯中的至少一种；
[0031]所述聚合反应在惰性气氛中进行，所述惰性气氛可由氮气提供。
[0032]上述方法还可进一步包括如下提纯步骤：
[0033]在所述聚合反应完毕后，将所得反应体系冷却后加入甲醇，室温下搅拌过滤，将所得沉淀依次用甲醇、丙酮、正己烷抽提，抽提至无色后，除去小分子和催化剂，再用三氯甲烷抽提而得。
[0034]此外，上述反应中所述起始原料式VII所示化合物也属于本专利技术的保护范围：
[0035][0036]R的定义与式I中R的定义相同。
[0037]上述式VII所示化合物可按照包括如下步骤的方法制备得到：
[0038]a)3,4-二氨吡啶在液溴和氢溴酸的混合液中发生溴化反应，得到式II所示的2,5-二溴吡啶-3,4-二胺；
[0039][0040][0041]b)将步骤a)所得式II所示的2,5-二溴吡啶-3,4-二胺和亚硝酸钠在醋酸溶液中反应，得到式III所示的吡啶并三唑；
[0042][0043]c)将步骤b)所得式III所示吡啶并三唑和R-I、碳酸钾反应，得到式IV所示化合物；
[0044][0045]R-I中，R的定义与式I中R的定义相同；
[0046]d)将步骤c)所得式IV所示化合物和2-三丁基甲锡烷基噻吩在二(三苯基膦)二氯化钯催化作用下进行偶联反应，得到式V所示吡啶并三唑-噻吩(即TP-T)；
[0047][0048]R的定义与式I中R的定义相同；
[0049]e)将步骤d)所得式V所示吡啶并三唑-噻吩和六甲基二锡在三(二亚苄基丙酮)二钯和三(邻甲苯基)膦催化作用下进行偶联反应，得到式VI所示双吡啶并三唑-二噻吩(即BTP-2T)；
[0050][0051]R的定义与式I中R的定义相同；
[0052]f)将步骤e)所得式VI所示双吡啶并三唑-二噻吩发生溴化反应，得到式VII所示双吡啶并三唑-二噻吩-二溴(即BTP-2T-2Br)。
[0053]上述方法步骤a)中，所述3,4-二氨吡啶和液溴的投料摩尔用量比可为1：2～4，具体可为1：2.6；反应步骤中，温度可为70～130℃，时间可为1～24小时；
[0054]上述方法步骤b)中，所述2,5-二溴吡啶-3,4-二胺和亚硝酸钠的投料摩尔用量比可为1：0.8～3，具体可为1：1.5；反应步骤中，温度可为0～50℃，时间可为1～24小时；
[0055]上述步骤c)中，R-I中，R的定义与式I中R的定义相同；
[0056]式III所示吡啶并三唑和R-I的投料摩尔用量比可为1:0.8～4，具体可为1:1.2；反应步骤中，温度可为50～130℃，时间可为4～48小时；
[0057]上述步骤d)中，式IV所示化合物和2-三丁基甲锡烷基噻吩、二(三苯基膦)二氯化钯的投料摩尔用量比可为1:0.8～4:0.05，具体可为1：1：0.05；反应步骤中，温度可为70～130℃，时间可为2～72小时；
[0058]上述步骤e)中，式V吡啶并三唑-噻吩和六甲基二锡、三(二亚苄基丙酮)二钯、三(邻甲苯基)膦的投料摩尔用量比依次可为0.5～4:1:0.083:0.667，具体可为1.6:10.083:0.667；反应步骤中，温度可为80～140℃，时间可为2～72小时；
[0059]上述步骤f)中，所述溴代反应通过将所述式VI所示双吡啶并三唑-二噻吩与N-溴代丁二酰亚胺(即NBS)在三氯甲烷溶液中反应实现；
[0060]其中，所述式VI所示双吡啶并三唑-二噻吩与N-溴代丁二酰亚胺的投料摩尔用量比可为1:2.0～5，具体可为1：3.7；反应步骤中，温度可为-10～40℃，时间可为2～48小时；
[0061]上述方法的合成路线如图1所示。
[0062]本专利技术所提供的式I所示聚合物在有机场效应晶体管制备中的应用也属于本专利技术的保护范围，所述有机场效应晶体管具体可为p型场效应晶体管器件。
[0063]以式I所示聚合物为有机半导体层的有机场效应晶体管也属于本专利技术的保护范围。
[0064]本专利技术的优点在于：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.双吡啶并三唑聚合物，其结构通式如式I所示：式I中，R为碳原子总数为1-40的直链或支链烷基；Ar选自如下基团中的任意一种:其中，均表示取代位；n表示聚合度，n为5-100的整数。2.根据权利要求1所述的双吡啶并三唑聚合物，其特征在于：式I所示聚合物的结构式如下所示：其中，R为碳原子总数为1-40的直链或支链烷基。3.根据权利要求1或2所述的双吡啶并三唑聚合物，其特征在于：R为5-癸基十五烷基。4.权利要求1中式I所示聚合物通过包括如下步骤的方法制备得到：将式VII所示化合物与双锡化合物在催化剂和配体作用下进行聚合反应，得到式I所示聚合物；式VII中，R的定义与权利要求1式I中R的定义相同；双锡化合物选自如下化合物中的任意一种：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述催化剂选自四(三苯基膦)钯、二(三苯基膦)二氯化钯和三(二亚苄基丙酮)二钯中的至少一种；所述配体选自三苯基膦、三(邻甲苯基)膦和三苯基胂中的至少一种；式VII所示化合物与所述双锡化合物、催化剂及配比的投料摩尔份数比依次为1：0.95～1.05：0.01～0.10：0.04～0.80。6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于：所述聚合反应中，温度为80～140℃；反应时间为1小时～80小时。7.权利要求4中式VII所示化合物：式VII中，R的定义与...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘云圻，杨杰，杨学礼，陈金佯，蒋雅倩，李一帆，郭云龙，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：