专利名称：N-酰基化的苯并吡咯二酮基共轭聚合物及其制备、用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可溶液处理的低LUMO (最低未占有轨道)能级的有机半导体材料，尤其是一种N-酰基化的苯并吡咯二酮基共轭聚合物及其制备、用途。
背景技术：
有机场效应晶体管(organic field-effect transistor, OFETs)是以有机半导体材料为有源层的晶体管器件，是重要的有机半导体器件之一。经过二十多年的发展，OFETs研究已经成为化学、物理学、材料学、电子学和信息学等多学科前沿交叉研究的重要领域。(参见文献Klauk, H.，Organic thin-film transistors, Chem. Soc. Rev. 39, 2643-2666(2010) ; Wang, C. , Dong, H. , Hu, ff. , Liu, Y. , Zhu, D. , Semiconducting n -conjugatedsystems in field-effect transistors:a material odyssey of organic electronics, Chem. Rev. 112，2208-2267 (2012)。有机场效应晶体管与无机场效应晶体管相比具有很多优点I.具有机械柔韧性，可与塑料衬底兼容，可应用在可折叠的产品中；2.制作工艺简单，不需要高温、高真空和复杂的平板印刷技术；3.制备工艺简单，成本较低；4.有机物易得，通过对有机物分子的化学修饰可以方便地调节场效应晶体管的性能；5.可实现大面积化，可大尺度弯曲等。这些无机器件不具有的特点，使其在大面积、低成本和柔性化有机电子产品(如柔性显示器件的驱动电路、射频识别标签和传感器)方面有潜在的应用前景。(参见文献:Facchetti, A. , n -Conjugated polymers for organic electronicsand photovoltaic cell applications, Chem. Mater,23, 733-758 (2011 ) ;Arias,A.C. , MacKenzie, J. D. , McCulloch, I. , Rivnay, J. , Salleo, A. , Materials and applicationsfor large area electronics: solution-based approaches, Chem. Rev. 110, 3 - 24(2010).
发明内容
本发明的目的是提供一种可溶液处理的N-酰基化的苯并吡咯二酮基共轭聚合物及其制备、用途。本发明的共轭聚合物具刚性平面的大η共轭的可溶性的苯并吡咯二酮单元和N-酰基化的柔性促溶链，是主链共轭的可溶液加工的低LUMO (最低未占有轨道)能级聚合物，薄膜场效应晶体管器件初步测试表明这类材料具有薄膜场效应晶体管应用潜力。本发明的目的是通过以下的技术方案实现的第一方面，本发明涉及一种N-酰基化的苯并吡咯二酮基共轭聚合物，所述共轭聚合物的结构式如式(I )所示
权利要求
1.一种N-酰基化的苯并吡咯二酮基共轭聚合物，其特征在于，所述共轭聚合物的结构式如式(I )所示
2.一种制备如权利要求I所述的N-酰基化的苯并吡咯二酮基共轭聚合物的方法，其特征在于，包括如下步骤 a、将未被酰基取代的苯并吡咯二酮的中间体A，在有机溶剂中反应引入柔性酰基侧链，得到酰基取代的苯并吡咯二酮单体M ; b、将酰基取代的苯并吡咯二酮基的单体M与二甲基锡共轭单体D在催化剂和配体的作用下，在无水有机溶剂中共聚，索氏提取得到所述的共轭聚合物。
3.根据权利要求2所述的N-酰基化的苯并吡咯二酮基共轭聚合物的制备方法，其特征在于，步骤a中，所述中间体A的结构式如式(II)所示
4.根据权利要求2所述的N-酰基化的苯并吡咯二酮基共轭聚合物的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述二甲基锡共轭单体D的结构式如式(IV)所示
5.根据权利要求2所述的N-酰基化的苯并吡咯二酮基共轭聚合物的制备方法，其特征在于，所述步骤a具体为将中间体A以有机溶剂为介质，回流反应2 48小时；以重量比为I: (0. 5 20)的二氯甲烷和石油醚为洗脱剂，洗脱得到酰基取代的苯并吡咯二酮单体M0
6.根据权利要求5所述的N-酰基化的苯并吡咯二酮基共轭聚合物的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为吡啶。
7.根据权利要求2所述的N-酰基化的苯并吡咯二酮基共轭聚合物的制备方法，其特征在于，所述步骤a具体为将中间体A以有机溶剂为介质，有机强碱为催化剂，室温反应2 48小时；以重量比为I: (0. 5 20)的二氯甲烷和石油醚为洗脱剂，洗脱得到酰基取代的苯并吡咯二酮单体M。
8.根据权利要求7所述的N-酰基化的苯并吡咯二酮基共轭聚合物的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为四氢呋喃，所述碱为N，N- 二甲基吡啶。
9.根据权利要求2所述的N-酰基化的苯并吡咯二酮基共轭聚合物的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述共聚的反应时间为0. 5 48小时，反应温度为60 120°C。
10.根据权利要求2所述的N-酰基化的苯并吡咯二酮基共轭聚合物的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述催化剂为三(二亚苄基丙酮)二钯，所述配体为三邻甲苯基膦。
11.根据权利要求2所述的N-酰基化的苯并吡咯二酮基共轭聚合物的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述无水有机溶剂为无水甲苯、无水氯苯或四氢呋喃。
12.根据权利要求2所述的N-酰基化的苯并吡咯二酮基共轭聚合物的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述索氏提取依次采用的溶剂为甲醇、丙酮、正己烷和氯仿。
13.—种如权利要求I所述的N-酰基化的苯并吡咯二酮基共轭聚合物在制备有机薄膜晶体管器件中的用途，其特征在于，所述共轭聚合物作为有机薄膜晶体管器件中的半导体有机层。
全文摘要
本发明涉及一种N-酰基化的苯并吡咯二酮基共轭聚合物及其制备、用途。所述共轭聚合物的结构式如下其中，R为C6～C29烷基，n≥1。本发明还涉及所述N-酰基化的苯并吡咯二酮基共轭聚合物的制备方法以及其作为半导体活性层在有机薄膜场效应晶体管器件中的用途。本发明的N-酰基取代的苯并吡咯二酮基的共轭聚合物具有大π共轭的可溶性的苯并吡咯二酮单元和柔性促溶的酰基化侧链，是主链共轭的可溶液加工的低LUMO(最低未占有轨道)能级的低能隙聚合物；薄膜场效应晶体管器件研究表明这类材料具有薄膜场效应晶体管器件的应用潜力。
文档编号C07D487/04GK102807667SQ201210144479
公开日2012年12月5日 申请日期2012年5月10日 优先权日2012年5月10日
发明者邓平, 张清, 李树岗, 曹康丽, 胡超 申请人:上海交通大学