[发明专利]制备区域规整聚合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备区域规整聚合物，尤其是具有高的区域规整度的头尾(HT)聚(3-取代)噻吩的方法，和通过这一方法制备的新型聚合物。本发明进一步涉及该新型聚合物在光学、电光学或电子器件，其中包括场效应晶体管(FET)、电致发光、光生伏打和传感器器件中作为半导体或电荷传输材料的用途。本发明进一步涉及含该新型聚合物的FET和其它半导组件或材料。

背景技术和现有技术

有机材料最近已显示出有前景在有机基薄膜晶体管和有机场效应晶体管(OFET)中作为有源层[参见H.E.Katz，Z.Bao和S.L.Gilat，Acc.Chem.Res.，2001，34，5，359]。这种器件在智能卡、安全标签和平板显示器内的开关元件中具有潜在的应用。设想，与其硅类似物相比，如果有机材料可以从溶液中沉积，则有机材料具有显著的成本优势，因为这能实现快速、大面积的制造路线。

器件性能主要基于半导材料的电荷载流子迁移率和电流的通/断比，因此理想的半导体在断开状态下应当具有低的电导率，并结合有高的电荷载流子迁移率(＞1×10^-3cm² V^-1 s^-1)。另外，重要的是，半导材料对氧化相对稳定，即它具有高的电离电势，因为氧化导致降低的器件性能。

现有技术的区域规整的头尾(HT)聚(3-烷基噻吩)，尤其聚(3-己基噻吩)中被建议用作半导材料，因为它显示出介于1×10^-5至0.1cm²V^-1s^-1的电荷载流子迁移率。此外，聚(3-烷基噻吩)在有机溶剂中显示出良好的溶解度，且可溶液加工，以制造大面积的膜。

聚(3-烷基噻吩)的高区域规整度对于其电子和光子性能来说是重要的，因为它导致改进的封装和优化的微结构，从而导致改进的电荷载流子迁移率[参见，US6166172，H.Sirringhaus等人，Science，1998，280，1741-1744；H.Sirringhaus等人，Nature，1999，401，685-688；和H.Sirringhaus等人，SyntheticMetals，2000，111-112，129-132]。区域规整度强烈地受到制备聚合物的方法的影响。

现有技术中，例如在R.D.McCullough的综述，Adv.Mater.，1998，10(2)，93-116和在其中引用的参考文献中报道了生产高区域规整性的HT-聚(3-烷基噻吩)的数种方法。

由2，5-二溴-3-烷基噻吩起始制备区域规整度≥90％的HT-聚(3-烷基噻吩)的已知方法包括，例如，通过在THF中使反应物(educt)(其中R是烷基)与高反应性的锌反应的“Rieke方法”，如以下所示。

同样已知的是McCullough等人在Adv.Mater.，1999，11(3)，250-253和EP1028136与US6166172中所述的方法，这些文献的全部公开内容通过参考引入本申请。根据这一路线，反应物与甲基溴化镁在THF中反应，如以下所示。

还报道了通过如以下所示的“Stille方法”(参见，Stille，Iraqi，Barker等人，J.Mater.Chem.，1998，8，25)：

或者以下所示的“Suzuki方法”(参见，Suzuki，Guillerez，Bidan等人，Synth.Met.，1998，93，123)来制备区域规整性的聚(3-烷基噻吩)。

然而，现有技术中所述的方法具有几个缺点。例如，Rieke方法要求高成本且困难地制备高活性的“Rieke锌”。Stille和Suzuki方法要求额外的加工步骤，其降低工艺效率。McCullough方法要求高成本的格氏试剂甲基溴化镁。另外，它产生化学计量用量的甲基溴作为副产物，这特别地在大规模生产中引起环境问题。因为甲基溴不可能用气体洗涤器从废气中除去，因此需要高成本的技术和废气燃烧装置。

现有技术还报道了通过镍催化格氏试剂偶联制备未取代的聚噻吩，所述格氏试剂由2，5-二卤代噻吩与镁反应形成。