[发明专利]联苯并杂环聚合物及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种联苯并杂环聚合物及其制备方法与应用。

背景技术

有机场效应晶体管(OFET)是一种通过控制栅压来调控有机半导体层导电能力的有源器件。有机场效应晶体管是柔性电子学的重要元件，在下一代柔性电路，如电子纸、射频电子标签(RFID)、柔性显示等方面有着广泛的应用。有机场效应晶体管的核心是有机半导体材料，衡量材料性能的一个重要参数是迁移率。迁移率直接决定着有机场效应晶体管的功率和工作频率。近年来，各种小分子、聚合物半导体材料得到了快速的发展，成为研究的热点之一。聚合物半导体材料由于成膜性和加工性较好，可通过溶液法制备，工艺简单、高效，已成为一类新兴的半导体材料。本发明着重开发一类新型的共轭聚合物半导体材料，即联苯并杂环聚合物。通过合成联苯并杂环单体，再与常见的半导体单体共聚，可得到这类聚合物材料。这类聚合物材料有望成为一类高性能的有机半导体材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种联苯并杂环聚合物及其制备方法与应用。

本发明提供的联苯并杂环聚合物，其结构通式如式I所示，

所述式I中，R为C₁～C₆₀的直链或支链烷基；

式I中，X和Y均选自硫原子、硒原子、氮原子和C-H中任意一种；

n为5-100，具体可为5-60，更具体可为9或50。

所述式I中，R具体可为C₁₀～C₄₀的直链或支链烷基，更具体可为C20至C40的直链或支链烷基，最具体可为2-癸基十四烷基。

X和Y具体可为：X为硫、Y为C-H；或X为硫、Y为氮。

本发明提供的制备所述式I所示化合物的方法，包括如下步骤：

在催化剂和配体的作用下，将式III所示化合物与式IV所示化合物进行Stille反应，反应完毕得到所述式I所示化合物；

所述式III中，X和Y的定义分别与前述式I中X和Y的定义相同；

所述式IV中，R的定义分别与前述式I中R的定义相同。

上述方法中，所述催化剂选自四(三苯基膦)钯、三(二亚苄基丙酮)二钯和二(二亚苄基丙酮)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(呋喃基)膦中的至少一种。

所述式III所示化合物的投料摩尔份数为0.95～1.05份；

所述式IV所示化合物的投料摩尔份数为0.95～1.05份；

所述催化剂的投料摩尔份数为0.01～0.10份；

所述配体的投料摩尔份数为0.02～0.20份。

具体的，所述式III所示化合物、所述式IV所示化合物、所述催化剂和所述配体的投料摩尔比为1.0：1.0：0.03：0.1-0.3、1.0：1.0：0.03：0.14、1.0：1.0：0.04：0.15、1.0：1.0：0.03：0.3；

所述Stille反应步骤中，温度为100℃～110℃；

时间为24小时～72小时。

所述Stille反应在溶剂中进行；

所述溶剂具体选自甲苯、四氢呋喃和氯苯中的至少一种。

上述方法中，起始反应物式III所示化合物可按照如下方法制备而得：

将二异丙基胺锂加入到式II所示化合物溶液中，再加入氯化物氧化剂，反应完毕得到式III所示化合物。

所述式II和式III中，X和Y的定义分别与前述式I中X和Y的定义相同；

上述制备式III所示化合物的方法中，所述氯化物氧化剂为无水氯化铜、无水氯化铁中的至少一种。

所述二异丙基胺锂、式II所示化合物与氯化物氧化剂的投料摩尔用量比依次为1.05:1.0:1.1～1.5；

所述反应的温度为-78℃～25℃，时间为12～24小时。

所述反应在有机溶剂中进行。

所述有机溶剂具体可为四氢呋喃。

另外，上述本发明提供的式I所示化合物在制备聚合物场效应晶体管中的应用及以该化合物为半导体层的有机场效应晶体管，也属于本发明的保护范围。

本发明的优点在于：

1、合成路线具有高效性和普适性，可以推广应用到含各种取代基的联苯并杂环聚合物的合成；

2、本发明适合制备单体较为难溶的一系列联苯并杂环，可以得到其他方法难以得到的较高分子量的聚合物半导体材料。