【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机光电材料，具体涉及一类含有环丁二烯的共轭稠合大环材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、作为目前微电子学中应用最广泛的有源器件之一的场效应晶体管，由于它具有输入功耗低、噪声小、拥有宽的安全工作区域、阻抗高、没有二次击穿现象等优点，现已成为双极型晶体管的强大竞争者，成为微电子行业的重要元件之一。自其诞生以来，其制备所用的材料一直以硅、锗和其他无机半导体材料为主，而无机场效应晶体管存在着诸如制造成本高、单晶难于制备、需要高温工艺、衬底只能用硬性材料以及难于实现大表面积制备等缺点，并且无机场效应晶体管已经接近小型化的自然极限。相比于无机半导体材料，有机半导体材料具有生产成本低、材料来源广泛、工艺简单、无需高温以及可采用柔性衬底等优点。
2、传统的高迁移率有机半导体材料大都为线性稠合小分子或者单键相连的聚合物共轭体系，而全稠合共轭大环(大环化的石墨烯片段和碳纳米带等)作为一类新型的有机光电半导体材料，由于其独特的电子和空间几何结构特征而有望在有机光电子器件和高迁移率发光超分子材料领域获得突破性应用，其中主要的挑战是全稠合共轭大环的化学湿法精准合成困难，分子平面型差，光电功能探索欠缺。凯库勒烯(kekulene，超级苯)(benzenoidversus annulenoid aromaticity:synthesis and properties of kekulene,angew.chem.int.ed.,1978,17,372)以及它的同系物octulene(超级环辛四烯)(octulene:a hype
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一类含有环丁二烯的共轭稠合大环材料及其制备方法和应用。本专利技术的共轭稠合大环材料中环丁二烯的反芳香性特点使得此类共轭稠合大环材料具有独特的电子结构和纳米孔结构，可以作为一类优良的有机光电材料原料；本专利技术将环丁二烯结构引入大环材料可以起到调节共轭稠合大环的拓扑结构和芳香性的作用，这一类共轭稠合大环材料的荧光量子产率超过了54％，目前在纯碳氢共轭稠合大环材料中属于前列水平，进一步测试其薄膜有机场效应晶体管的载流子迁移率为～×10-4cm2 v-1s-1；此外，大环材料具有原料价廉易得、本低，易于制备、易于纯化等优点。
2、本专利技术提供一类含有环丁二烯的共轭稠合大环材料，其结构通式如式1)或者式2)所示：
3、
4、式中，r1为c1-c30烷氧基、c1-c30烷氧基取代苯基或者苯基；r2为c1-c30烷烃基、c1-c30烷烃基取代苯基或者苯基。
5、优选的，r1为c5-c25烷氧基、c5-c25烷氧基取代苯基或者苯基；r2为c5-c25烷烃基、c5-c25烷烃基取代苯基或者苯基
6、进一步优选的，r1、r2独立的选自如式3)-式5)所示化学基团中的一种：
7、
8、式中，r3、r4、r5独立的为c1-c10烷烃基或者c1-c10烷氧基。
9、本专利技术还提供一种上述的含有环丁二烯的制备方法，包括以下步骤：首先以化合物a与化合物b1或b2为起始原料，经suzuki偶联反应制得相应产物c1或c2；然后将化合物c1或c2和甲基甲氧基三苯基氯化磷在碱作用下发生wittig反应生成产物d1或d2；最后将化合物d1或d2在催化剂作用下发生friedel-crafts反应制得如式1)或式2)所示含有环丁二烯的共轭稠合大环材料，其合成路线如下：
10、
11、
12、式中，r1为c1-c30烷氧基、c1-c30烷氧基取代苯基或者苯基；r2为c1-c30烷烃基、c1-c30烷烃基取代苯基或者苯基。
13、本专利技术中，suzuki偶联反应条件具体如下：在溶剂中，在碱、催化剂以及配体存在的情况下，将化合物a与化合物b1或b2进行suzuki偶联反应，得到相应产物c1或c2。优选的，溶剂为水、苯、甲苯、二甲苯、十氢化萘、二乙醚、二异丙基醚、甲基叔丁基醚、甲基叔戌基醚、二噁烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、1,1-二乙氧基甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷和苯甲醚中的一种或多种；所述的碱为叔丁醇钠(t-buona)、叔丁醇钾(t-buok)、碳酸钾(k2co3)、碳酸钠(na2co3)和磷酸钾(k3po4)中的一种或多种；所述的催化剂为四(三苯基膦)钯(pd(pph3)4)、双二亚苄基丙酮钯(pd(dba)2)、三(二亚苄基丙酮)二钯合三氯甲烷(pd2(dba)3·chcl3)、三(二亚苄基丙酮)二钯(pd2(dba)3)、醋酸钯(pd(oac)2)、二氯化钯(pdcl2)和氯(2-二环己基膦基-2′,4′,6′-三异丙基-1,1′-联苯基)[2-(2′-氨基-1,1′-联苯)]钯(ii)(xphos pd g2)中的一种或多种；所述的配体为三苯基膦(pph3)、三叔丁基膦(p(t-bu)3)、四氟硼酸三叔丁基膦、2,2′-双(二苯基膦)-1,1′-联萘(binap)、2-双环己基膦-2',6'-二甲氧基联苯(sphos)、2-二环己基膦-2,4,6-三异丙基联苯(xphos)、1,2,3,4,5-戊苯基-1'-(二叔丁基磷基)二茂铁(qphos)、2-二环己基膦-2'-甲基联苯(mephos)、2-(二叔丁基膦)联苯(johnphos)和4,5-双二苯基膦-9,9-二甲基氧杂蒽(xantphos)中的一种或多种；
14、溶剂与所述的化合物a的体积物质的量比为2:1～50:1ml/mmol；化合物a与所述的化合物b的摩尔比值为0.1:1～4.0:1；反应温度为25℃～100℃，反应时间为6h-48h。
15、本专利技术中，wittig反应条件具体如下：在冰浴条件下进行反应，碱为叔丁醇钾，反应溶剂为四氢呋喃，反应时间为1-3h。
16、本专利技术中，friedel-crafts反应条件具体如下：室温条件下反应，催化剂为三氟甲基磺酸铋bi(otf)3)，反应溶剂为1,2-二氯乙烷，反应时间为1-3h。
17、进一步的，本专利技术还提供如式e所示的含有环丁二烯的共轭稠合大环材料在有机场效应晶体管器件中的应用。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
19、1)传统的高迁移率发光材料大都为稠环芳烃或单键相连的链状共轭体系，而全稠合共轭大环(大环化的石墨烯片段和碳纳米带等)作为一类新型的有机光电半导体材料，由于其独特的电子和空间几本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一类含有环丁二烯的共轭稠合大环材料，其特征在于，其结构通式如式1)或者式2)所示：
2.如权利要求1所述的含有环丁二烯的共轭稠合大环材料，其特征在于，R1、R2独立的选自如式3)-式5)所示化学基团中的任一种：
3.一种如权利要求1所述的含有环丁二烯的共轭稠合大环材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先以化合物A与化合物B1或B2为起始原料，经Suzuki偶联反应制得相应产物C1或C2；然后将化合物C1或C2和甲基甲氧基三苯基氯化磷在碱作用下发生Wittig反应生成产物D1或D2；最后将化合物D1或D2在催化剂作用下发生Friedel-Crafts反应制得如式1)或式2)所示含有环丁二烯的共轭稠合大环材料，其合成路线如下：
4.如权利要求3所述的含有环丁二烯的共轭稠合大环材料的制备方法，其特征在于，Suzuki偶联反应条件具体如下：在溶剂中，在碱、催化剂以及配体存在的情况下，将化合物A与化合物B1或B2进行Suzuki偶联反应，得到相应的化合物C1或C2。
5.如权利要求4所述的含有环丁二烯的共轭稠合大环材料的制备方法，其
6.如权利要求4所述的含有环丁二烯的共轭稠合大环材料的制备方法，其特征在于，所述的溶剂与所述的化合物A的体积物质的量比为2：1～50：1mL/mmol；所述的化合物A与所述的化合物B1或者B2的摩尔比值为0.1：1～4.0：1；反应温度为25℃～100℃，反应时间为6-48h。
7.如权利要求3所述的含有环丁二烯的共轭稠环大环材料的制备方法，其特征在于，Wittig反应条件如下：在冰浴条件下进行反应，碱为叔丁醇钾，反应溶剂为四氢呋喃，反应时间为1-3h。
8.如权利要求3所述的含有环丁二烯的共轭稠环大环材料的制备方法，其特征在于，Friedel-Crafts反应条件如下：室温条件下反应，催化剂为三氟甲基磺酸铋Bi(OTf)3)，反应溶剂为1,2-二氯乙烷，反应时间为1-3h。
9.一种如权利要求1-2中任一项所述的含有环丁二烯的共轭稠合大环材料在有机场效应晶体管中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一类含有环丁二烯的共轭稠合大环材料，其特征在于，其结构通式如式1)或者式2)所示：
2.如权利要求1所述的含有环丁二烯的共轭稠合大环材料，其特征在于，r1、r2独立的选自如式3)-式5)所示化学基团中的任一种：
3.一种如权利要求1所述的含有环丁二烯的共轭稠合大环材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先以化合物a与化合物b1或b2为起始原料，经suzuki偶联反应制得相应产物c1或c2；然后将化合物c1或c2和甲基甲氧基三苯基氯化磷在碱作用下发生wittig反应生成产物d1或d2；最后将化合物d1或d2在催化剂作用下发生friedel-crafts反应制得如式1)或式2)所示含有环丁二烯的共轭稠合大环材料，其合成路线如下：
4.如权利要求3所述的含有环丁二烯的共轭稠合大环材料的制备方法，其特征在于，suzuki偶联反应条件具体如下：在溶剂中，在碱、催化剂以及配体存在的情况下，将化合物a与化合物b1或b2进行suzuki偶联反应，得到相应的化合物c1或c2。
5.如权利要求4所述的含有环丁二烯的共轭稠合大环材料的制备方法，其特征在于，所述的溶剂选自水、苯、甲苯、二甲苯、十...
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