專利名稱：一種新型有機(jī)場效應(yīng)晶體管材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型有機(jī)場效應(yīng)晶體管材料吡咯并[3，2-b]吡咯類稠環(huán)化合物的制備方法。
背景技術(shù)：
在各種有機(jī)半導(dǎo)體材料中，線型的并苯分子和寡聚噻吩是目前研究最多的兩類。(參見 Anthony, J.E.Chem.Rev.2006, 106, 5028-5048.Murphy, A.R.; Frechet,J.M.J.Chem.Rev.2007, 107, 1066-1096.)例如線型并苯分子并五苯，場效應(yīng)遷移率能達(dá)到5.5 cm2 V—1 s—1，成為有機(jī)電子學(xué)領(lǐng)域評價(jià)其他材料性質(zhì)好壞的基準(zhǔn)。但是并五苯和其它并有更多苯環(huán)的并苯分子由于其較高的H0M0(Highest Occupied MolecularOrbital)能級，在空氣中穩(wěn)定性較差，同時(shí)容易發(fā)生光降解和狄爾斯-阿爾德反應(yīng)，并且在普通的有機(jī)溶劑中較難溶解，這些缺點(diǎn)限制了其實(shí)際應(yīng)用。與線型分子相比，并噻吩寡聚物具有更好的穩(wěn)定性并能形成有效的共軛體系。近年來對并噻吩寡聚物的研究越來越多，(參見Zhang, X.; Cote, A.P.; Matzger, A.J.J.Am.Chem.Soc.2005,127, 10502-10503; Xiao, K.; Liuj Y.; Qij T.; Zhang,W.; Wang, F.; Gaoj J.; Qiuj W.; Maj Y.; Cuij G.; Chen, S.; Zhanj X.; Yuj G.;Qinj J.; Huj W.; Zhuj D.J.Am.Chem.Soc.2005,127, 13281-13286; Okamoto，T.;Kudohj K.; Wakamiyaj A.; Yamaguchij S.Chem.Eur.J.2007,13, 548-556)到目前為止，高達(dá)八個(gè)噻吩環(huán)的并噻吩寡聚物也已經(jīng)合成出來。盡管人們在并噻吩寡聚物及衍生物的合成和器件性質(zhì)研究方面已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，但由于其合成過程相對來說比較繁瑣，不適合大規(guī)模的生產(chǎn)，所以設(shè)計(jì)并合成新的有機(jī)半導(dǎo)體材料仍然是有機(jī)電子學(xué)材料研究中的一個(gè)重要領(lǐng)域。最近，帶有噻吩并[3，24]噻吩中心的并苯類化合物引起了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注，其合成途徑簡捷，且具有很好的穩(wěn)定性和場效應(yīng)遷移能力，值得特別指出的是，基于dianthra- [2，3-6:2’，3’ -/] -thieno[3，2-6] thiophene (DATT)的單晶場效應(yīng)晶體管的空穴遷移率更是高達(dá) 12.3 cm2 V—1 S—1。(參見 Takimiya, K.; Kunugi, Y.; Konda,Y.; Ebataj H.; Toyoshimaj Y.; Otsuboj T.J.Am.Chem.Soc.2006,128, 3044-3050 ；Takimiyaj K.; Ebataj H.; Sakamoto, K.; Izawaj T.; Otsuboj T.; Kunugij Y.J.Am.Chem.Soc.2006,128, 12604-12605.Niimij K.; Kang, M.J.; Miyazaki, Ε.;Osaka, 1.; Takimiyaj K.0rg.Lett.2011,13, 3430-3433 ； Niimij Κ.; ShinamurajS.; Osaka, 1.; Miyazaki, E.; Takimiyaj K.J.Am.Chem.Soc.2011,133, 8732-8739.Yamamoto, T.; Takimiyaj K.J.Am.Chem.Soc.2007，129, 2224-2225.)但令人感到意外的是，對吡咯并[3，24]吡咯類氮類似物尤其是含四個(gè)環(huán)以上的類似物的有機(jī)場效應(yīng)性質(zhì)研究卻很少。 吡咯并[3，24]吡咯是十電子體系中最為有效的電子供體，但是穩(wěn)定性較差，且合成較為困難。另一方面，由于N的原子半徑比S小，所以與噻吩并[3，2-幻噻吩中心的并苯類化合相比，吡咯并[3，2-幻吡咯類化合物有可能形成更為緊湊的分子排列狀態(tài)，從而表現(xiàn)出更好的光電性能，另外N原子良好的可修飾性可能有效的改善分子在有機(jī)溶劑中的溶解性，從而為器件的構(gòu)建提供更為多樣的選擇。但是到目前為止，5，10-dihydroindolo [3，2-辦]indole (dibenzopyrolo [3, 2-/7] pyrrole, DBPP)是唯一被研究的吡咯并[3，2-幻吡咯類有機(jī)半導(dǎo)體材料，其制備方法大都以C-N鍵的構(gòu)筑作為關(guān)鍵步驟，(P Ruggli Berichte 1917，50，883; G Heller Berichte 1917，50, 1202 ；PRuggli, H Zaeslin Helv.Chim.Acta 1935,18， 845 ；Kaszynski, P.; Dougherty, D.A.J.0rg.Chem.1993, 58, 5209-5220.)由于這些方法合成步驟較繁瑣，普適性不夠，以至于其他吡咯并[3，2-b-]吡咯類的類似物的合成和其光電性質(zhì)研究受到限制。所以尋找一條高效，方便的，適用于精細(xì)化工生產(chǎn)的吡咯并[3，24]吡咯類的有機(jī)半導(dǎo)體材料的制備方法仍是人們探求的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型有機(jī)場效應(yīng)晶體管材料吡咯并[3，24]吡咯類稠環(huán)化合物的制 備方法，以解決現(xiàn)有合成方法繁瑣以及普適性不夠等問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的吡咯并[3，2-幻吡咯類稠環(huán)化合物IX-XD具有如下的結(jié)構(gòu)式:
權(quán)利要求
1.一種新型有機(jī)場效應(yīng)晶體管材料吡咯并[3，2-b]吡咯類稠環(huán)化合物IX-ΧΠ的制備方法，其具有如下的結(jié)構(gòu)式:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吡咯并[3，2-b]吡咯類稠環(huán)化合物IX- ΧΠ的制備方法，其特征在于:1)選用五氯化磷作為氯代試劑，其摩爾用量為二氮芳辛化合物(1-1V)的2.05 —.2.20倍，二氮芳辛化合物1-1V被氯代生成亞胺酰氯化合物6，12-二氯二氮芳辛V-VDI ；2)，6，12-二氯二氮芳辛V - VDI接著在鋅粉和酸的作用下發(fā)生還原偶聯(lián)生成吡咯并[3，2-b]吡咯類稠環(huán)化合物；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟I)所用的溶劑分別為氯仿，步驟2)所用的溶劑四氫呋喃或二氯甲烷，溶劑的用量分別為:每毫摩爾二氮芳辛化合物1-1V需溶劑10毫升；每毫摩爾6，12- 二氯二氮芳辛V -珊需溶劑25毫升。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟I)反應(yīng)溫度為65°C，反應(yīng)時(shí)間為4小時(shí)；步驟2)反應(yīng)溫度為20 - 30 0C,反應(yīng)時(shí)間為0.5-18小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟2)所用的鋅粉為用0.5%鹽酸活化過的鋅粉，所述的鋅粉與二氮芳辛化合物1-1V的摩爾比為6-18: I。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟2)所用的酸為三氟乙酸或醋酸，所述的酸與鋅粉 的摩爾比為2: I。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型有機(jī)場效應(yīng)晶體管材料吡咯并[3,2-b]吡咯類稠環(huán)化合物的制備方法，主要步驟為1)二氮芳辛化合物在五氯化磷的作用下生成6,12-二氯二氮芳辛；2)6,12-二氯二氮芳辛接著在鋅粉和酸的作用下發(fā)生還原偶聯(lián)生成目標(biāo)吡咯并[3,2-b]吡咯稠環(huán)化合物。其特征在于1)相比于已有的以C-N鍵構(gòu)筑為關(guān)鍵反應(yīng)的合成策略，此合成路線以C-C鍵構(gòu)筑的還原偶聯(lián)反應(yīng)為關(guān)鍵步驟，簡捷高效且普適性較廣；2)反應(yīng)原料和試劑廉價(jià)易得，反應(yīng)操作簡便，易于放大以及實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；3)發(fā)明所得的吡咯并[3,2-b]吡咯類稠環(huán)化合物除DBPP已有報(bào)道外，其余目標(biāo)化合物都是首次合成，能為有機(jī)電子學(xué)提供多種新穎且具有潛在應(yīng)用價(jià)值的有機(jī)半導(dǎo)體材料。
文檔編號C07D487/04GK103214490SQ201310095148
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月25日
發(fā)明者萬曉波, 邱立, 趙娜 申請人:中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所