专利名称：一类并四苯衍生物场效应晶体管材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及ー类稠环共轭材料，具体来说是ー类并四苯衍生物场效应晶体管材料及其制备方法。
背景技术：
有机半导体材料具有结构可涉及性强、可溶液加工以及可加工在柔性衬底等优点,成为新一代电子信息材料的主体。研究开发新型高效的有机共轭半导体材料必将在电子产业产生广阔的市场前景。其中线性 并苯类材料(Acenes)格外引人关注。并苯类材料在光伏电池(OPVs)和有机场效应晶体管(OFETs)中的应用广泛，在所有的OFET材料中，一维或ニ维稠环(1D/2D Fusedaceneorheteroacene)材料都表现出了极高的器件迁移率。例如，并五苯(Pentacene)、红突烯(Rubrene),并四苯(Tetracene)衍生物及花酰亚胺(PDI)类材料都具有极高的迁移率(已超过5 cm2/V · s)。Anthony小组得到大量有实用价值的共轭多烯类材料，这些材料主要是P-型材料，而η-型共轭多烯材料依然较少。尤其空气稳定、可溶液法控制薄膜生长的材料极少，这ー领域也成为了世界范围的研究难点。并五苯是目前研究最为广泛的ー类P-型有机半导体材料，它在化学修饰的基底沉积制成的薄膜器件空穴迁移率高达I. 5 cm2/v · S，但并五苯固有的缺陷使其在场效应晶体管器件的实际应用中受到制約。例如并五苯难溶于大多数常见有机溶剂，导致并五苯几乎只可以通过物理气相沉积的方式制备OFETs器件；具有比较低的最高占有轨道(HOMO)能级，容易发生氧化或自由基反应而导致材料稳定性降低；凝聚态时呈现“鱼骨刺状”的面对边(Herringbone)排列，这种方式不利干π共轭轨道交叠，从而导致器件迁移率很难达到材料本身所能达到的极限。克服并五苯体系缺陷有许多方法，包括在并苯体系中引入长烷基链改善其溶解性，也可以在并苯体系中引入高电负性原子或强吸电子基团，降低HOMO能级，提高分子稳定性。最近，作为OFETs半导体活性层的新型含杂原子并苯类衍生物分子不断涌现，如3，4，9，10-茈酰亚胺(PT⑶I)和四噻吩并蒽，向多环芳烃体系中引入硫等含空d轨道的杂原子可以通过范德华力、π轨道相互作用和S-S相互作用来增强分子间相互作用，使固态下的分子排列更加紧密，从而获得高迁移率的OFETs器件。本发明通过Sonogashira偶联和Bergman环化反应巧妙的合成了ー类并四苯衍生物场效应晶体管材料，井向一维并环体系中引入适当的柔性烷基链，改善了材料的稳定性和溶解性，获得性能优异的并苯材料。而且使用的原料为芘，廉价易得，利于产业化生产。
发明内容
技术问题本发明的目的是开发出ー类具有高迁移率、稳定性、成膜性、溶解性等优点，并且制备简便，成本低廉的并四苯衍生物场效应晶体管材料。技术方案本发明的ー类并四苯衍生物场效应晶体管材料的制备方法，其结构可由通式(I)表示
权利要求
1.一类并四苯衍生物场效应晶体管材料，其特征在于该材料为下述式(I)通式的化合物
2.根据权利要求I所述的一类并四苯衍生物场效应晶体管材料，其特征在于在式(I)通式中，芳基或取代芳基是苯、联苯、萘、苊、蒽、菲、花、花、芴、螺芴中的一种；杂环芳基或取代杂环芳基是吡咯、吡唆、噻吩、咔唑、硅芴、磷芴、喹啉、异喹啉、酞嗪、嘧唆、哒嗪、吡嗪、吩噻嗪、吖啶、吖啶酮、菲罗啉、吲哚、噻唑、二唑、三唑、苯并二唑或苯并噻唑中的一种；芳基或杂环芳基的取代基为齒素、烧基、烧氧基、氣基、轻基、疏基、酷基、砸酸酷基、酸基、酸胺基、氰基、芳氧基、芳香基或杂环取代基中的一种，取代芳基或取代杂环芳基的取代基个数为单个或多个。
3.—种如权利要求I所述的并四苯衍生物场效应晶体管材料的制备方法，其特征在于这类材料的制备方法包括以下合成步骤
4.根据权利要求3所述的一类并四苯衍生物场效应晶体管材料的制备方法，其特征在于步骤a所述的Ar所代表的化合物是芳基、取代芳基、杂环芳基或取代杂环芳基；所述的芳基或取代芳基是苯、联苯、萘、苊、蒽、菲、芘、茈、芴或螺芴；取代杂环芳基或取代杂环芳基是吡咯、吡唆、呋喃、噻吩、咔唑、硅芴、磷芴、喹啉、异喹啉、酞嗪、嘧唆、哒嗪、吡嗪、吩噻嗪、吖啶、吖啶酮、菲罗啉、吲哚、噻唑、二唑、三唑、苯并二唑或苯并噻唑；所述的卤化试剂是N-溴代丁二酰亚胺(NBS)、N-氯代丁二酰亚胺(NCS)、N-碘代丁二酰亚胺(NIS)、液溴、碘+高碘酸或碘化钾+高碘酸；所述的有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷或四氯化碳；式(1)中的X1是Cl、Br或I原子。
5.根据权利要求3所述的一类并四苯衍生物场效应晶体管材料的制备方法，其特征在于步骤b所述钯催化剂是四(三苯基膦)钯、醋酸钯或二氯二三苯基膦钯；所述的有机溶剂为四氢呋喃、二异丙胺、甲苯或苯。
6.根据权利要求3所述的一类并四苯衍生物场效应晶体管材料的制备方法，其特征在于步骤c所述有机溶剂是甲醇或乙醇；所述强碱是氢氧化钾或氢氧化钠。
7.根据权利要求3所述的一类并四苯衍生物场效应晶体管材料的制备方法，其特征在于步骤d所述的卤代烃是氯代烃、溴代烃或碘代烃；所述有机溶剂是二氯甲烷或三氯甲烧；式(4 )中R是烧基、烧氧基或烧硫基。
8.根据权利要求3所述的一类并四苯衍生物场效应晶体管材料的制备方法，其特征在于步骤e所述卤化试剂是N-溴代丁二酰亚胺(NBS)、N-氯代丁二酰亚胺(NCS)、N_碘代丁二酰亚胺(NIS)、液溴、碘+高碘酸或碘化钾+高碘酸；所述有机溶剂是二氯甲烷、三氯甲烷或四氯化碳；式(5)中的R是烷基、烷氧基或烷硫基；X2是Cl、Br、I原子。
9.根据权利要求3所述的一类并四苯衍生物场效应晶体管材料的制备方法，其特征在于步骤f所述的钯催化剂是四(三苯基膦)钯、醋酸钯或二氯二三苯基膦钯；所述有机溶剂是四氢呋喃、二异丙胺或甲苯。
全文摘要
本发明公开了一类并四苯衍生物场效应晶体管材料及其制备方法，其结构可由通式(Ⅰ)表示其中Ar表示芳基、取代芳基、杂环芳基或取代杂环芳基；R是烷基、烷氧基、烷硫基等取代基中的一种。本发明的并四苯衍生物可以通过Sonogashira偶联反应和Bergman环化反应合成。本发明的并四苯衍生物具有较高的稳定性和溶解性，而且可以提高OFETs器件的迁移率。
文档编号C07D333/18GK102659752SQ20121011379
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者傅妮娜, 田波, 赵保敏, 黄红艳, 黄维 申请人:南京邮电大学