[发明专利]可溶性含苯四羰基二亚胺基团的全共轭聚合物及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有强缺电子的苯四羰基二亚胺基团的可溶性全共轭聚合物及其制备方法。

背景技术

聚合物场效应晶体管(FET)和薄膜晶体管(TFT)，因其重量轻、制备工艺简单、可大面积成膜、具有柔性等优点，近年来成为人们近年来关注的热点；相比于p型有机半导体材料，设计具有n型性能的有机半导体材料更具有挑战性，((a)Allard，S.；Forster，M.；Souharce，B.；Thiem，H.；Scherf，U.Angew.Chem.，Int.Ed.47，4070(2008).(b)Mas-Torrent，M.；Rovira，C.Chem.Soc.Rev.37，827(2008).)。因此，探索和设计新的n型有机半导体材料具有重要的科学和使用意义。1996年，四羰基二酸酐和四羰基二亚胺首次被报道具有n型场效应性能，他们分别是萘四羰基二亚胺，萘四羰基二酸酐和苝四羰基二亚胺，((a)Horowitz，G.；Kouki，F.；Spearman，P.；Fichou，D.；Nogues，C.；Pan，X.；Garnier，F.Adv.Mater.8，242(1996).(b)Laquindanum，J.G.；Katz，H.E.；Dodabalapur，A.；Lovinger，A.J.J.Am.Chem.Soc.118，11331(1996).)。此后，此类结构的衍生物，和含有此类结构的聚合物得到了广泛的研究，并成为了n型有机半导体材料的一个重要大类，(Jung B.J.；Tremblay N.J.；Yeh M.-L.；Katz H.E.Chem.Mater.23，568(2011).)。到目前为止，苯四羰基二亚胺小分子用作n型半导体材料已有报道，(Q.Zheng，J.Huang，A.Sarjeant and H.E.Katz，J.Am.Chem.Soc.130，14410(2008).)。而基于此结构的聚合物合成没有被报道过。由于苯四羰基二亚胺是共轭平面最小的四羰基二亚胺分子，其单体的缺电性比苝和萘的衍生物更强，这一点更有利于其用作电子传输材料。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种含有苯四羰基二亚胺单元的全共轭聚合物及其制备方法。本发明通过合理的分子设计，使聚合物在具有强烈缺电的基团同时，能够形成很好的分子排列，从而有望达到高的电子迁移率；同时，本发明的合成较简单，路线合理，有望使用于工业生产化。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及一种可溶性含苯四羰基二亚胺基团的全共轭聚合物，其结构式为：

其中，R₁为烷基，R₂为氢或三氟甲基，n≥1。

优选的，所述R₁为C₈-C₁₈的直链或C₈-C₂₂的支链烷烃。

本发明还涉及一种制备上所述的可溶性含苯四羰基二亚胺基团的全共轭聚合物的方法，包括如下步骤：以二溴苯四羰基二亚胺或其衍生物，1，4-二炔基苯或1，4-二炔基(2，5-二三氟甲基)苯为单体在赫克(Heck)反应反应条件下共聚反应，得到所述全共轭聚合物。

优选的，所述共聚反应是在二三苯基膦二氯化钯和碘化亚铜催化体系下的缩合聚合。

优选的，所述共聚反应温度为30～110℃。

优选的，所述共聚反应时间为2～72小时。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明在含有苯四羰基二亚胺基团作为缺点单元的基础上，在共轭主链中引入了碳碳三键基团，有效减小了给体受体间的空间位阻，使其更容易规整排列，同时保持了足够低的LUMO(最低非占据轨道)能级，使得得到的聚合物在具有强烈缺电的基团同时，能够形成很好的分子排列，从而有望达到高的电子迁移率；本发明的聚合方法简单、聚合条件温和。

附图说明

图1为可溶性含苯四羰基二亚胺基团的全共轭聚合物的合成路径示意图；

图2为单体S1的合成路径示意图；

图3为单体S2的合成路径示意图；

图4为单体S3的合成路径示意图；

图5为实施例1中聚合物P1的合成路径示意图；

图6为可溶性含苯四羰基二亚胺基团的全共轭聚合物P1的电化学测试图。

具体实施方式