一种可溶性苯并噻吩衍生物及其制备和应用的制作方法

本发明涉及有机半导体材料技术领域，特别涉及一种可溶性苯并噻吩衍生物及其制备和应用。

背景技术：

近年来，随着有机薄膜晶体管(Organic thin-film transistor,OTFT)在集成电路和传感器等方面应用的发展，对高迁移率有机半导体材料的研究和开发非常活跃。可溶液法加工是OTFT的独特优势之一，采用溶液法制备器件可以大幅降低器件成本，从而有利于器件的广泛应用，这也使得通过溶液法制备成为OTFT的研究热点。

并苯噻吩类化合物是一类非常有应用前景的的小分子材料，1998年，剑桥大学Li等首先采用并三噻吩的二聚体作为场效应晶体管的活性层进行了研究，发现其迁移率为0.05cm²V^-1s^-1左右，但其开关电流比非常高，达10⁸[Li X C,Sirringhaus H,Garnier F,et al.J.Am.Chem.Soc.,1998，120:2206-2207]。2005年，刘云祈等采用并五噻吩作为晶体管的活性层，并对器件进行适度的优化，其场效应性能得到了大幅度的提升，迁移率达到0.045cm²V^-1s^-1[Xiao K,Liu Y Q,Qi T,et al.J.Am.Chem.Soc.,2005,127:13281-13286]。但是，并噻吩类衍生物的溶解性较差，无法满足溶液法加工OTFT的要求，大多仍是采用蒸镀法进行器件的制备。

目前，现有技术已公开了多种可溶性苯并噻吩类衍生物。其中Takimiya等制备了高溶解度的苯并噻吩类衍生物Cn-BTBTs(n＝5～14)(参见如下)，基于C₁₃-BTBT的OTFTs的空穴迁移率可达17.2cm²V^-1s^-1[T Izawa,E Miyazaki,K Takimiya.Adv.Mater.,2008,20(18):3388～3392]，结合打印制备单晶膜技术，C₈-BTBT单晶膜的OTFTs的迁移率最高可达31.3cm²V^-1s^-1[H Minemawari,T Yamada,H Matsui et al.Nature,2011,475(7356):364～367]。Nakayama等采用旋涂法制备了基于C₁₀-DNTT的薄膜器件，迁移率平均值达到7.0cm²V^-1s^-1，在塑料柔性衬底上制备的器件迁移率更高达9.0cm²V^-1s^-1[K Nakayama,Y Hirose,J Soeda et al.Adv.Mater.,2011,23(14):1626～1629]。但是这些已公开的噻吩类衍生物合成工艺苛刻，制备成本较高，目前仍停留在实验室制备阶段，难以满足工业生产大量使用的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可溶性苯并噻吩衍生物及其制备和应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种可溶性并噻吩衍生物，衍生物如式(1)，(2)或(3)结构所示，

式(1)，(2)或(3)中，R为氢原子、C_1～18烷基、C_1～18烷氧基、C_1～18卤代烷氧基、C_1～18烷硫基、C_1～18卤代烷硫基、C_1～18烷基磺酰基、C_1～18卤代烷基磺酰基、未取代的或被独立选自以下基团取代的苯基、联苯基、吡啶基、噻吩基：C₁-C₁₀烷基、C₁-C₁₀烷氧基或C₁-C₁₀卤代烷氧基。

式(1)，(2)或(3)结构所示可溶性并噻吩衍生物是以平面性和共轭性较好的苯并噻吩体系为核心，并在其最外侧芳香环上引入多种取代基团，在提高溶解性的同时可尽可能地不破坏其共轭性，实现较高的场效应迁移率。

优选是，所述通式(1)，(2)或(3)中R为氢原子、C_4-12烷基、C_4-12烷氧基、C_4-12卤代烷氧基、C_4-12烷硫基、C_4-12卤代烷硫基、C_4-12烷基磺酰基、C_4-12卤代烷基磺酰基、未取代的或被独立选自以下基团取代的苯基、联苯基、吡啶基、噻吩基：C₁-C₁₀烷基、C₁-C₁₀烷氧基或C₁-C₁₀卤代烷氧基。

进一步的优选是，所述通式(1)，(2)或(3)中R为氢原子、C_6-10烷基、C_6-10烷氧基、C_6-10卤代烷氧基、C_6-10烷硫基、C_6-10卤代烷硫基、C_6-10烷基磺酰基、C_6-10卤代烷基磺酰基、未取代的或被独立选自以下基团取代的苯基、联苯基、吡啶基、噻吩基：C₁-C₁₀烷基、烷氧基或卤代烷氧基。

更进一步的优选是，式(1)，(2)或(3)所示具体化合物为，

一种可溶性苯并噻吩衍生物的制备方法：

式(1)结构所示的可溶性苯并噻吩衍生物的制备方法，将二苯并噻吩硼酸酯化产物与3-R基-6-三异丙基硅基乙炔基溴苯进行Suzuki偶联反应；然后在四丁基氟化铵(TBAF)的作用下脱掉保护基三异丙基硅；最后在PtCl₂的作用下闭环得到如式(1) 结构所示的可溶性苯并噻吩衍生物。

所述硼酸酯化反应时，将二卤二苯并噻吩与异丙醇频哪醇硼酸酯以1:2～1:6的摩尔比在溶剂的存在下于-78℃～-50℃进行硼酸酯化反应6～24小时；

反应式如下：(X为卤原子)

所述Suzuki偶联反应是，将二苯并噻吩硼酸酯化产物与3-R基-6-三异丙基硅基乙炔基溴苯以1:2～1:6的摩尔比在有机钯催化剂、碱和有机溶剂的存在下，于20℃～150℃进行Suzuki偶联反应1～40小时；

所述有机钯催化剂添加量为硼酸酯化产物物质的量的1％～10％，有机钯催化剂为四三苯基膦钯、醋酸钯、三(二亚苄基丙酮)二钯、双三苯基膦二氯化钯，[1,1'-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化钯中一种或几种；

碱加入量为硼酸酯化产物物质的量的1～10倍，碱为碳酸钾，碳酸钠，碳酸铯，磷酸钾，醋酸钾，乙醇钠，叔丁醇钾，三乙胺或二异丙基乙基胺；

有机溶剂为甲苯、1,4-二氧六环，四氢呋喃、二氯甲烷，二甲基亚砜，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮中一种或几种。

反应式如下：

所述在TBAF的作用下脱掉保护基三异丙基硅的反应是，将Suzuki偶联反应产物与TBAF以1:1～1:3的摩尔比在有机溶剂的作用下于-20℃～80℃反应1～40小时。

所述有机溶剂为甲苯、1,4-二氧六环，四氢呋喃、二氯甲烷，二甲基亚砜，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮中一种或几种。

反应式如下：

所述闭环反应是，将在TBAF的作用下脱掉保护基三异丙基硅的反应产物与PtCl₂在溶剂的作用下，于-20℃～150℃反应1～40小时。

所述PtCl₂添加量为脱掉三异丙基硅的产物物质的量的1％～20％；

所述有机溶剂为甲苯、1,4-二氧六环，四氢呋喃、二氯甲烷，二甲基亚砜，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮中一种或几种；

反应式如下：

式(2)结构所示的可溶性苯并噻吩衍生物的制备方法，将并三噻吩硼酸酯化产物与3-R基-6-三异丙基硅基乙炔基溴苯进行Suzuki偶联反应；然后在TBAF的作用下脱掉保护基三异丙基硅；最后在PtCl₂的作用下闭环得到如式(2)结构所示的苯并噻吩衍生物。

所述硼酸酯化反应时，将二卤并三噻吩与异丙醇频哪醇硼酸酯以1:2～1:6的摩尔比在溶剂的存在下于-78℃～-50℃进行硼酸酯化反应6～24小时；

反应式如下：(X为卤原子)

所述Suzuki偶联反应是，将并三噻吩硼酸酯化产物与3-R基-6-三异丙基硅基乙炔基溴苯以1:2～1:6的摩尔比在有机钯催化剂、碱和有机溶剂的存在下，于20℃～150℃进行Suzuki偶联反应1～40小时。

所述有机钯催化剂添加量为并三噻吩硼酸酯化产物物质的量的1％～10％，有机钯催化剂为四三苯基膦钯、醋酸钯、三(二亚苄基丙酮)二钯、双三苯基膦二氯化钯，[1,1'-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化钯中一种或几种；

碱加入量为并三噻吩硼酸酯化产物物质的量的1～10倍，碱为碳酸钾，碳酸钠，碳酸铯，磷酸钾，醋酸钾，乙醇钠，叔丁醇钾，三乙胺或二异丙基乙基胺；

有机溶剂为甲苯、1,4-二氧六环，四氢呋喃、二氯甲烷，二甲基亚砜，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮中一种或几种。

反应式如下：

所述在TBAF的作用下脱掉保护基三异丙基硅的反应是，将Suzuki偶联反应产物与TBAF以1:1～1:3的摩尔比在有机溶剂的作用下于-20℃～80℃反应1～40小时；

有机溶剂为甲苯、1,4-二氧六环，四氢呋喃、二氯甲烷，二甲基亚砜，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮中一种或几种。

反应式如下：

所述闭环反应是，将在TBAF的作用下脱掉保护基三异丙基硅的反应产物与PtCl₂在溶剂的作用下，于-20℃～150℃反应1～40小时；

所述PtCl₂添加量为脱掉三异丙基硅的产物物质的量的1％～20％；溶剂为甲苯、1,4-二氧六环，四氢呋喃、二氯甲烷，二甲基亚砜，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮中一种或几种。

反应式如下：

式(3)结构所示的可溶性苯并噻吩衍生物的制备方法，将2,6-二溴并三噻吩经锂化反应，再经氰基硼氢化钠还原，还原产物再经叔丁基锂和N,N-二甲基甲酰胺作用得到醛基物，所得醛基物经Amberlyst反应关环得到如式(3)结构所示的可溶性并苯噻吩衍生物；

所述锂化反应是2,6-二溴并三噻吩与2-R基-4-甲酰基噻吩在正丁基锂的作用下在有机溶剂的存在下于-100℃～0℃与正丁基锂以摩尔比为1:1～1:3的比例进行6～24小时的反应。

有机溶剂为甲苯、1,4-二氧六环，四氢呋喃、二氯甲烷，二甲基亚砜，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮中一种或几种。

反应式如下：

所述氰基硼氢化钠还原，是锂化反应产物与氰基硼氢化钠在有机溶剂作用下，以1:1～1:3的摩尔比进行还原反应1-24小时；

有机溶剂为甲苯、1,4-二氧六环，四氢呋喃、二氯甲烷，二甲基亚砜，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮中一种或几种。

反应式如下：

所述醛基物，是经氰基硼氢化钠还原的还原产物在有机溶剂存在下于-100℃～0℃与叔丁基锂以1:1～1:3的摩尔比进行锂化反应1～10小时后，再与N,N-二甲基甲酰胺于-100℃～60℃反应1～24小时得到的产物。

有机溶剂为甲苯、1,4-二氧六环，四氢呋喃、二氯甲烷，二甲基亚砜，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮中一种或几种。

反应式如下：

所述Amberlyst反应，是所得醛基物在有机溶剂存在下，在Amberlyst15和BF3-Et2O的作用下于-20℃～110℃反应10分钟～10小时；

有机溶剂为甲苯、1,4-二氧六环，四氢呋喃、二氯甲烷，二甲基亚砜，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮中一种或几种；Amberlyst15加入量为所得醛基物物质的量的10％～50％，BF₃-Et₂O加入量为所得醛基物物质的量的10％～50％。

反应式如下：

一种有机薄膜晶体管用材料，所述有机薄膜晶体管用材料为通式(1)，(2)或(3)所示化合物。

所述通式(1)，(2)或(3)所示化合物作为旋涂用材料。

一种有机薄膜晶体管，有机薄膜晶体管为基板、设置有栅极的介电层和两端分别设置有漏电极和源电极的半导体层，所述半导体层为通式(1)，(2)或(3)所示的可溶性并苯化合物；

其中，所述半导体层复合于所述介电层上，所述介电层复合于所述基板上：或者所述介电层复合于所述半导体层上，所述半导体层复合于所述基板上。

所述半导体层是将通式(1)，(2)或(3)所示的可溶性并苯化合物经有机溶剂溶解，而后退火、沉积电极，即得到半导体层。

所述有机溶剂为三氯甲烷、三氯乙烷、氯苯、二氯苯、三氯苯、氯代甲苯、甲苯、二甲苯、苯甲醚、四氢萘或三甲苯。

具体是，上述通式(1)，(2)或(3)所示的可溶性并苯化合物用于晶体管之类的电子器件中时，使用高纯度的上述化合物材料可以得到电场效应迁移率或开/关比高的器件。因此根据需要，优选通过柱色谱、重结晶、蒸馏、升华等方法对上述通式(1)，(2)或(3)所示的可溶性并苯化合物进行精制。优选可以将这些精制方法反复使用，或将过个方法组合，由此来提高纯度。进而。作为精制的最终工序，优选将升华精制至少重复2次以上。优选通过上述方法得到的HPLC测定的纯度为90％以上的材料，进一步优选使用95％以上的材料，特别优选使用99％以上的材料，由此可以提高有机薄膜晶体管的电场效应迁移率或开关电流比，可以发挥材料本来所特有的性能。

本发明的有机半导体材料可作为旋涂用材料来使用。

本发明有机薄膜晶体管，包括基板、设置有栅极的介电层和两端分别设置有漏电极和源电极的半导体层，所述半导体层包含上述所述的可溶性并噻吩衍生物；其中，所述半导体层复合于所述介电层上，所述介电层复合于所述基板上：或者所述介电层复合于所述半导体层上，所述半导体层复合于所述基板上。

本发明中，所述有机薄膜晶体管(OTFT)包括基板。所述基本为本领域常用的基本，可以是硅片、玻璃或塑料薄片。对于制备柔性器件，所述有机薄膜晶体管常采用塑料基板，如聚酯(polyester)、聚碳酸酯(polycarbonate)或聚酰亚胺(polyimide)等材料。本发明对所述基板的厚度没有特殊限制，一般为10微米～10毫米，对于柔性塑料基板，其厚度优选为50微米～5毫米，对于硅片的硬质基板，其厚度优选为0.5毫米～10毫米。

所述有机薄膜晶体管包括介电层，其设置有栅极。所述栅极由导电材料形成，可以是金属薄膜、导电聚合物薄膜、由导电墨水或导电胶形成的导电薄膜或基板自身如重掺杂的硅片。其中，所述金属薄膜可以是铝、金、银、铬或氧化铟锡(ITO)；所述导电聚合物薄膜可以是聚(苯乙烯磺酸盐)掺杂的聚(3,4-二氧乙烷噻吩)(PEDOT：PSS)；所述导电墨水可以是碳黑(carbon black)；所述导电胶可以是银胶(silver colloid)。所述栅极的厚度可根据所用材料而定，对于由金属薄膜形成的栅极，其厚度一般为10纳米～100纳米；对于由导电聚合物形成的栅极，其厚度一般为0.5微米～10微米。

所述介电层通常由无机材料、有机聚合物或有机聚合物和无机材料杂化材料的薄膜形成。其中，所述无机材料为二氧化硅、氮化硅、氧化铝、钛酸钡、镐酸钡或五氧化二钽；所述有机聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯基苯酚(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)或聚酰亚胺。所述介电层的厚度依赖于所用材料的介电常数，一般为10纳米～500纳米。

本发明可以采用修饰剂选择性地所述介电层进行修饰，以形成修饰层，来改变介电层与半导体层间的界面性质，有益于提高有机薄膜晶体管器件的性能。所述修饰剂包括含硅化合物、含磷酸化合物和高介电常数聚合物等。其中，所述含硅化合物可与介电层上得自由羟基发生化学反应，广泛应用于介电层的自组装单层(slef-assemble monolayer)修饰；常用的含硅化合物包括十八烷基三氯硅烷(ODTS)、苯基三氯硅烷和含氟烷基三氯硅烷等，具体的含硅化合物修饰剂和修饰方法可参考应用物理杂质(J.Appl.Phys.,2004,96,6431-6438)的相关描述。所述含磷酸化合物也可应用于介电层的自组装单层修饰；常用的含磷酸化合物包括碳链长度12～16的磷酸和苯基取代的磷酸等，具体的含磷酸化合物修饰剂和修饰方法可参考物理化学杂志B辑(J.Phys.Chem.B,2003,107,5877-5881)的相关描述。所述高介电常数聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯基苯酚(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)或聚酰亚胺等，具体的种类可参考先进材料杂志(Adv.Mater.,2005,17,1705-1725)的相关描述。

所述有机薄膜晶体管包括半导体层，其两端分别设置有漏电极和源电极。所述源电极和所述漏电极均可以采用与所述栅极相同的材料，但要保证电极材料与半导体层材料间有小的接触电阻。本发明对所述漏电极和所述源电极的厚度等没有特殊限制，其厚度优选为40纳米～100纳米，形成的导电沟道的宽长比优选为30。

所述半导体层包含上文所述的具有式(1)，(2)，(3)结构的可溶性并苯噻吩衍生物，所述可溶性并苯噻吩衍生物在有机溶剂中具有较好的溶解性，采用溶液法很容易加工成膜，从而能简化有机薄膜晶体管的制备方法。例如，相对于并三噻吩，本发明具有式(1)，(2)，(3)结构的可溶性并苯噻吩衍生物的溶解性至少有100％的提高。在本发明中，所述有机溶剂可以为三氯甲烷、三氯乙烷、氯苯、二氯苯、三氯苯、氯代甲苯、甲苯、二甲苯、苯甲醚、四氢萘或三甲苯。其中，三氯甲烷、三氯乙烷、氯苯、二氯苯、三氯苯或氯代甲苯等属于氯代溶剂，所述可溶性并苯噻吩衍生物在甲苯溶剂中的溶解度一般为0.05wt％～5wt％。

同时，所述可溶性并苯噻吩衍生物能提高有机薄膜晶体管的载流子迁移率，利于应用。所述半导体层优选还包含聚合物，即所述可溶性并苯噻吩衍生物与聚合物共混形成 半导体层。所述聚合物包括含三芳胺聚合物(poly(triarylamine))、聚咔唑、聚芴、聚噻吩、聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯基苯酚和聚碳酸酯等。

在本发明中，半导体层的制备方法优选具体为：将所述可溶性并苯噻吩衍生物配成溶液后制备薄膜，经退火、沉积电极，得到半导体层。

在本发明中，所述可溶性并苯噻吩衍生物配成溶液后制备薄膜的加工技术包括旋涂(spin-coating)、浸涂(dip-coating)、刮涂(blade-coating)、丝网印刷(screening-printing)、喷墨打印(inkjet-printing)等现阶段常用的溶液法成膜技术。所述薄膜的厚度优选控制为10纳米～100纳米，更优选控制为30纳米～60纳米。所述退火的温度优选为50℃～150℃，更优选为80℃～120℃；所述退火的时间优选为10分钟～50分钟，更优选为20分钟～40分钟。

在本发明中，所述半导体层复合于所述介电层上，所述介电层复合于所述基本上；或者所述介电层复合于所述半导体层上，所述半导体层复合于所述基板上。另外，所述介电层选择性地包括修饰层。

上述烷基，可举出甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基等。

上述卤代烷基，例如可举出氯甲基、1-氯乙基、2-氯乙基、2-氯异丁基、1,2-二氯乙基、1,3-二氯异丙基、2,3-二氯-叔丁基、1,2,3-三氯丙基、1,2,3-三溴丙基、碘甲基、1-碘乙基、2-碘乙基、2-碘异丁基、1,2-二碘乙基、1,3-二碘异丙基、2,3-二碘-叔丁基、1,2,3-三碘丙基、氟甲苯、1-氟甲基、2-氟甲基、2-氟异丁苯、1,2-二氟乙基、二氟甲基、三氟甲基、五氟乙基、全氟异丙基、全氟丁基、全氟环己基等。

上述烷氧基为OY¹所表示的基团，Y¹可举出与上述烷基中说明的基团相同的例子，上述卤代烷氧基是-OY²所表示的基团，Y²可举出与上述卤代烷基中说明的基团相同的例子。

上述烷硫基是-SY¹所表示的基团，Y¹可举出与上述烷基中说明的基团相同的例子，上述卤代烷硫基是-SY²所表示的基团，Y²可举出与上述卤代烷基中说明的基团相同的例子。

上述烷基磺酰基是-SO²Y¹所表示的基团，Y¹可举出与上述烷基中说明的基团同样的例子，上述卤代烷基磺酰基为所-SO²Y²所表示的基团，Y²可举出与上述卤代烷基中说明的基团相同的例子。

以下，举出本发明的有机薄膜晶体管用化合物的具体例，本发明不限定于下述化合物。

本发明所具有的优点：

与现有技术相比，本发明提供的可溶性并苯噻吩衍生物具有式(1)，(2)或(3)的结构。本发明向杂环体系中引入不同碳链长度的烷基、烷氧基、烷硫基等不同类型的取代基，采用这种对并三噻吩的选择性取代，能够在提高溶解性的同时尽可能地不破坏并苯噻吩的共轭性，可以降低取代基对并并苯噻吩核在薄膜中的排列方式的不良影响，进而实现较高的场效应迁移率。因此，采用本发明提供的可溶性并苯噻吩衍生物能够获得具有较高迁移率的有机薄膜晶体管。实验结果表明，采用本发明提供的可溶性并噻吩衍生物在常规有机溶剂的溶解度达到50mg/ml，满足溶液法制备薄膜晶体管的要求，所制备的有机薄膜晶体管，其载流子迁移率可达到0.62cm²V^-1s^-1，开关比达10⁶。

另外，本发明丰富了可溶性并噻吩衍生物的种类，而且本发明采用可溶性并噻吩衍生物以溶液沉积的方法制备有机薄膜晶体管，方法简便、成本较低。

附图说明

图1为本发明实施例提供的的有机薄膜晶体管的第一种结构示意图；其中，1为基 板，2为栅极，3为介电层，4为修饰层，5为半导体层，6为源电极，7为漏电极；半导体层5复合于修饰层4上，修饰层4复合于介电层3上，介电层3复合于基板1上；栅极2设置于介电层3上，源电极6和漏电极7设置于半导体层5两端的上表面。

图2为本发明实施例提供的有机薄膜晶体管的第二种结构示意图；其中，图2与图1的区别仅在于，源电极6和漏电极7分别设置于半导体层5两端的下表面。

图3为本发明实施例提供的有机薄膜晶体管的第三种结构示意图，其中，介电层3复合于半导体层5上，半导体层5复合于修饰层4上，修饰层4复合于基板1上；栅极2设置于介电层3上，源电极6和漏电极7分别设置于半导体层5两端的下表面。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和有点，而不是对发明权利要求的限制。

实施例1化合物(A-3)的制备

在干燥的并持续通入氮气的反应器中加入3，7-二硼酸酯基二苯并噻吩(2.18g,5mmol)、3-正己基-6-三异丙基硅基乙炔基溴苯(4.5g,11mmol)、四三苯基膦钯(0.58g,0.5mmol)、无水碳酸钾(2.07g，15mmol)、甲苯(50ml)、水(5ml)，缓慢升温至回流，搅拌24小时。然后将反应溶液倒入100ml稀盐酸(10％)中。用乙醚萃取两次，合并有机相用水洗一次，再用饱和食盐水洗一次，用无水硫酸钠干燥有机相，过滤后减压蒸出有机溶剂，并用石油醚柱层析得到淡黄色油状液体化合物1(2.3g，收率53％)。

向烧瓶中加入化合物1(2.16g,2.5mmol)、四丁基氟化铵(1.24g，5mmol)甲醇(20ml)、二氯甲烷(20ml)，室温搅拌16h，加水和乙醚萃取，然后再用乙醚萃取两次，合并有机相用水洗一次，再用饱和食盐水洗一次，用无水硫酸钠干燥有机相，过滤后减压蒸出有机溶剂，并用石油醚柱层析得到淡黄色油状液体(0.58g，收率42％)

在干燥的并持续通入氮气的反应器中，在避光条件下加入化合物2(1.1g,2mmol)、干燥的四氢呋喃(20ml)。氮气鼓泡15分钟，然后向溶液中加入PtCl₂(266mg,5％mol)继续鼓泡15分钟。反应溶液在室温下搅拌，反应16小时。用2cm高的硅胶过滤反应液，减压蒸馏除去滤液溶剂，粗产品利用柱层析进行提纯(石油醚)，再用甲苯重结晶，得到淡黄色晶体化合物A-3(0.57g,收率52％)。

实施例2化合物(A-7)的制备

与实施例1不同之处在于，将3-正己基-6-三异丙基硅基乙炔基溴苯用3-正癸基-6-三异丙基硅基乙炔基溴苯替换，而后按照实施例1的步骤制备获得化合物(A-7)，如下式所示。

实施例3化合物(B-3)的制备

在干燥的并持续通入氮气的反应器中加入2，6-二硼酸酯基三噻吩(2.24g,5mmol)、3-正己基-6-三异丙基硅基乙炔基溴苯(4.6g,11mmol)、四三苯基膦钯(0.58g,0.5mmol)、无水碳酸钾(2.07g，15mmol)、甲苯(50ml)、水(5ml)，缓慢升温至回流，搅拌24小时。然后将反应溶液倒入100ml稀盐酸(10％)中。用乙醚萃取两次，合并有机相用水洗一次，再用饱和食盐水洗一次，用无水硫酸钠干燥有机相，过滤后减压蒸出有机溶剂，并用石油醚柱层析得到淡黄色油状液体化合物4(2.7g，收率61.5％)。

向烧瓶中加入化合物4(2.19g,2.5mmol)、四丁基氟化铵(1.24g，5mmol)甲醇(20ml)、二氯甲烷(20ml)，室温搅拌16h，加水和乙醚萃取，然后再用乙醚萃取两次，合并有机相用水洗一次，再用饱和食盐水洗一次，用无水硫酸钠干燥有机相，过滤后减压蒸出有机溶剂，并用石油醚柱层析得到淡黄色油状液体化合物5(0.52g，收率37％)

在干燥的并持续通入氮气的反应器中，在避光条件下加入化合物5(1.13g,2mmol)、干燥的四氢呋喃(20ml)。氮气鼓泡15分钟，然后向溶液中加入PtCl₂(266mg,5％mol)继续鼓泡15分钟。反应溶液在室温下搅拌，反应16小时。用2cm高的硅胶过滤反应液，减压蒸馏除去滤液溶剂，粗产品利用柱层析进行提纯(石油醚)，再用甲苯重结晶，得到淡黄色晶体化合物B-3(0.54g,收率48％)。

实施例4化合物(B-5)的制备

与实施例3不同之处在于，将3-正己基-6-三异丙基硅基乙炔基溴苯用3-正辛基-6-三异丙基硅基乙炔基溴苯替换，而后按照实施例3的步骤制备获得化合物(B-5)，如下式所示。

实施例5化合物(C-1)的制备

在干燥的并持续通入氮气的反应器中下加入化合物8(2.83g,8mmol)、干燥的四氢呋喃(40ml)。降温至-78℃，然后向溶液中缓慢滴加1.6M的n-BuLi(12ml,9.6mmol)。反应溶液在-78℃下搅拌，反应1.5小时。开始滴加化合物9的无水THF溶液(3.75g/20ml，15.2mmol)。滴加完毕后使反应液升温至室温继续反应20h，用水萃灭反应后，用乙醚萃取两次，合并有机相用水洗一次，再用饱和食盐水洗一次，用无水硫酸钠干燥有机相，过滤后减压蒸出有机溶剂，并用石油醚柱层析得到淡黄色油状液体化合物10(2.2g，收率42％)

向烧瓶中加入化合物10(1.38g,2mmol)、氰基硼氢化钠(189mg，3mmol)二氯甲烷(20ml)，室温搅拌24h，加水和乙醚萃取，然后再用乙醚萃取两次，合并有机相用水洗一次，再用饱和食盐水洗一次，用无水硫酸钠干燥有机相，过滤后减压蒸出有机溶剂，并用石油醚柱层析得到淡黄色油状液体化合物11(1.01g，收率77％)

在干燥的并持续通入氮气的反应器中下加入化合物11(0.92g,1.4mmol)、干燥的四氢呋喃(20ml)。降温至-78℃，然后向溶液中缓慢滴加1.6M的t-BuLi(2.6ml,4.2mmol)。反应溶液在-78℃下搅拌，反应1.5小时。开始滴加DMF(0.323ml，4.2mmol)，滴加完毕后使反应液升温至室温继续反应20h，用水萃灭反应后，用乙醚萃取两次，合并有机相用水洗一次，再用饱和食盐水洗一次，用无水硫酸钠干燥有机相，过滤后减压蒸出有机溶剂，并用石油醚柱层析得到淡黄色油状液体化合物12(0.47g，收率61％)

在干燥的并持续通入氮气的反应器中，避光下加入化合物12(0.47g,0.85mmol)、BF₃-Et₂O(24mg，0.17mmol)、Amberlyst-15(31mg，0.17mmol)、干燥的乙醚(15ml)。室温反应4h，反应完毕后用乙醚萃取两次，合并有机相用水洗一次，再用饱和食盐水洗一次，用无水硫酸钠干燥有机相，过滤后减压蒸出有机溶剂，并用石油醚柱层析，然后用氯仿重结晶得到苍白色晶体化合物C-1(0.17g，收率37％)。

实施例6化合物(C-5)的制备

与实施例5不同之处在于，将3-溴-5-正丁基噻吩-2-甲醛用3-溴-5-正辛基噻吩-2-甲醛替换，而后按照实施例5的步骤制备获得化合物(C-5)，如下式所示。

将上述实施例获得的化合物在常规溶剂的溶解度见表1所示。

表1有机半导体化合物在常规有机溶剂的溶解度

^a溶解度是在1毫升溶剂中所能溶解的化合物的质量。

实施例7～实施例12硅片基板有机薄膜晶体管的制备

以重掺杂的n型硅片为基板；

所述基板上覆盖有厚度为300nm、设置有栅极的二氧化硅介电层，所述栅极为重掺杂的n型硅片；

所述二氧化硅介电层采用辛基三氯化硅烷修饰，形成修饰层；

所述修饰层上覆盖有厚度在30纳米～60纳米的半导体层，所述半导体层的制备过程分别如下：选用实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6得到的可溶性并噻吩衍生物作为半导体材料，分别配成浓度为0.5wt％的甲苯溶液，在转速为1000rpm、旋转时间为60秒的条件下形成薄膜，然后进行退火，所述退火的温度和时间参见表2，表2为本发明实施例提供的有机薄膜晶体管的主要工艺参数和性能。退火后，再沉积厚度为50纳米的金作为源电极和漏电极，形成的导电沟道的宽长比为30(W/L＝3000微米/100微米＝30)，得到半导体层，最后形成有机薄膜晶体管。得到有机薄膜晶体管后，而后采用上述获得化合物按照常规方式分别测定其转移曲线，各载流子迁移率、开关电流比的结果参见表2。

表2本发明实施例13～17提供的有机薄膜晶体管的工艺参数和性能

由表2可知，采用本发明实施例5提供的可溶性并苯噻吩衍生物制备有机薄膜晶体管，其载流子迁移率可达到0.62cm²V^-1s^-1，开关电流比达10⁶。

由以上实施例可知，采用本发明提供的可溶性并苯噻吩衍生物能够获得具有较高迁移率的有机薄膜晶体管。本发明不限于上述实施例。一般来说，本发明所公开的有机薄膜晶体管可加工形成二维和三维集成器件中的元件。这些集成器件能应用于柔性集成电路、有源矩阵显示等方面。使用基于本发明的有机薄膜晶体管元件可以低温溶液加工。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法和核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。