[发明专利]双硼嵌入多环芳烃功能分子材料及其制备和应用

说明书

本发明属于光电材料领域，具体公开了一种双硼嵌入多环芳烃功能分子材料。本发明还公开了所述的双硼嵌入多环芳烃功能分子材料的制备方法和应用方法。本发明将芘与苯并噻吩在三维空间稠合，以杂稠化方式构建双硼嵌入多环芳烃功能分子，调控掺杂原子的种类、共轭分子的π电子共轭结构及其物理性质，使之成为具有电荷传输特性和可见/近红外发光的功能有机分子材料。可作为功能材料应用于电子器件。

技术领域

本发明涉及功能分子材料领域，特别涉及光电性质分子材料。

背景技术

稠环芳烃(PAHs)分子由于其结构能够进行可控设计，并经常表现出可预测的光电性质而广泛地应用于有机场效应晶体管、有机发光二极管和有机光伏。重新排列六元环的拓扑结构或者掺入杂原子是改变分子的光电性质的有效策略，近年来，化学家们将大量注意力集中在引入杂原子来精确调节PAHs的光电性质，用杂原子代替稠环芳烃中的部分碳原子，形成掺杂共轭碳骨架，可显著提高分子的稳定性和组装性能，从而提高有机光电材料的光电性能。其中硼原子由于p_z空轨道使其可同时充当电子受体和和路易斯酸，当将其掺入多环芳烃中，多环芳烃的分子轨道能量和带隙可以被显著降低，特别是LUMO能级，所以掺硼的多环芳烃往往可视为优秀的可见光发光材料和n型材料。这对于有机光电器件的发展有着巨大的推动作用，因为目前所研究的发光材料的发光波段大都集中于紫外光，有机半导体材料的研究应用大多集中于p型材料。但是硼原子对空气中氧气和水十分敏感，这大大限制了掺硼多环芳烃的发展。

发明内容

针对现有问题，本发明第一目的在于，提供一种双硼嵌入多环芳烃功能分子材料，旨在提供一种具有优异传输效率，在光电材料方面具有良好应用价值的全新结构化合物。

本发明第二目的在于，提供所述的双硼嵌入多环芳烃功能分子材料的制备方法，旨在成功制备所述的双硼嵌入多环芳烃功能分子材料。

本发明第三目的在于，提供所述的双硼嵌入多环芳烃功能分子材料在制备光电材料如有机场效应晶体管中的应用。

本发明第四目的在于，提供包含所述双硼嵌入多环芳烃功能分子材料可作为检测对环境有害的氟化物传感器。

一种双硼嵌入多环芳烃功能分子材料，其具有式1结构式：

式1中，所述的X₁为O、S或NR；

所述的R₁为H、烷基、取代烷基、环烷基、芳基或取代芳基；

所述的R₂为烷基、取代烷基、环烷基、芳基或取代芳基；

所述的取代烷基、取代芳基中的取代基为卤素、CN、C₁-C₆的烷基、C₁-C₆的烷氧基、三氟甲基中的至少一种。

本发明提供了一种全新三维共轭结构的化合物，且所述化合物具有集成的电荷迁移性质，具有优异的传输效率。

本发明中，所述的分子结构以及基团的控制是协同改善其传输效率，改善其光电材料应用性能的关键。

本发明中，所述的烷基为C₁-C₂₄的烷基；优选为C₁-C₆的直链或支链烷基。

所述的取代烷基为在C₁-C₂₄优选为C₁-C₆的碳链上带有一个及以上取代基的取代烷基；

所述的芳基为苯基、五元杂环芳基、六元杂环芳基、通过苯环、五元杂环芳基、六元杂环芳基中的任意两个及以上的芳香环并和形成的稠环或者稠杂环基；

优选地，所述的芳基为苯基；