一种苝二酰亚胺衍生物及其制备方法和光电器件应用技术

本发明专利技术公开一种苝二酰亚胺衍生物及其制备方法和光电器件应用，本发明专利技术中，通过光照和碘的作用下，实现了苝二酰亚胺湾位的共轭拓展，湾位吡啶环的引入，可以有效拓展分子的离域电子云，进而实现材料在光电器件中性能的提升。同时，苝二酰亚胺湾位的拓展可以有效减小苝二酰亚胺湾位的空间位阻，进而提升苝二酰亚胺结构单元和Ar基团之间的分子内相互作用以及保证材料在薄膜中形成有效的Π

【技术实现步骤摘要】
一种苝二酰亚胺衍生物及其制备方法和光电器件应用


[0001]本专利技术涉及有机合成
，具体为一种苝二酰亚胺衍生物及其制备方法和光电器件应用。

技术介绍

[0002]苝二酰亚胺(PDI)作为一种工业颜料已经有上百年的应用历史，由于优异的热稳定和化学稳定性，PDI作为染料被广泛应用到各种工业领域。近年来，伴随着材料科学的发展，PDI被发现是一种优异的的有机光电功能材料构建单元，基于PDI结构单元的有机分子被广泛应用到有机发光二极管、有机场效应晶体管、有机太阳能电池、有机无机杂化钙钛矿太阳能电池等领域，体现了重要的研究价值和广阔的应用前景。然而，由于PDI湾位拥有较大的空间位阻，容易导致基于PDI结构单元的分子的分子内和分子间相互作用力弱，影响材料的光电性能。因此为了进一步提升PDI类材料的光电性能，对PDI进行衍生化，减弱PDI湾位的空间位阻变得尤为重要。

技术实现思路

[0003]鉴于上述技术问题，本专利技术目的在于提供了一种苝二酰亚胺衍生物及其制备方法，该类材料具有合成简单、产率高、光电性能优异等有点，可以作为有机半导体材料应用到有机场效应晶体管中。
[0004]本专利技术的技术方案如下：
[0005]一种苝二酰亚胺衍生物，如下所示的结构式：
[0006][0007]R1选自C1
‑
C30取代或为、未取代的烷基，C2
‑
C30取代或未取代的烯基，C2
‑
C30取代或未取代的炔基，C3
‑
C30取代或未取代的环烷基，C6
‑
C60取代或未取代的芳基，C3
‑
C30取代或未取代的杂环芳基，C1
‑
C30取代或未取代的烷氧基，C1
‑
C30取代或未取代的硅烷基；R2选自氢，重氢，卤素，氰基，C1
‑
C30取代或为、未取代的烷基，C2
‑
C30取代或未取代的烯基，C2
‑
C30取代或未取代的炔基，C3
‑
C30取代或未取代的环烷基，C6
‑
C60取代或未取代的芳基，C3
‑
C30取代或未取代的杂环芳基，C1
‑
C30取代或未取代的烷氧基，C1
‑
C30取代或未取代的烷硫基，C1
‑
C30取代或未取代的硅烷基。
[0008]Ar为C6
‑
C60取代或未取代的芳基，C3
‑
C30取代或未取代的杂环芳基。
[0009]优选地，Ar结构单元独立地选自苯基、蒄基、戊搭烯基、茚基、萘基、薁基、芴基、庚
搭烯基、辛搭烯基、苯并二茚基、苊烯基、非那烯基、菲基、蒽基、三茚基、荧蒽基、苯并芘基、苯并苝基、苯并荧蒽基、醋菲基、醋蒽烯基、9,10
‑
苯并菲基、芘基、1,2
‑
苯并菲基、丁苯基、丁省基、七曜烯基、苉基、苝基、五苯基、并五苯基、亚四苯基、胆蒽基、螺烯基、己芬基、玉红省基、晕苯基、联三萘基、庚芬基、皮蒽基、卵苯基、心环烯基、蒽嵌蒽基、三聚茚基、吡喃基、苯并吡喃基、呋喃基、苯并呋喃基、异苯并呋喃基、氧杂蒽基、噁唑啉基、二苯并呋喃基、迫呫吨并呫吨基、噻吩基、噻吨基、噻蒽基、吩噁噻基、硫茚基、异硫茚基、萘并噻吩基、二苯并噻吩基、苯并噻吩基、吡咯基、吡唑基、碲唑基、硒唑基、噻唑基、异噻唑基、噁唑基、噁二唑基、呋咱基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、三嗪基、吲嗪基、吲哚基、异吲哚基、吲唑基、嘌呤基、喹嗪基、异喹啉基、咔唑基、芴并咔唑基、吲哚并咔唑基、咪唑基、萘啶基、酞嗪基、喹唑啉基、苯二氮卓基、喹喔啉基、噌啉基、喹啉基、蝶啶基、菲啶基、吖啶基、呸啶基、菲咯啉基、吩嗪基、咔啉基、吩碲嗪基、吩硒嗪基、吩噻嗪基、吩噁嗪基、三苯二噻嗪基、氮杂二苯并呋喃基、三苯二噁嗪基、蒽吖嗪基、苯并噻唑基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、苯并异噁唑基或苯并异噻唑基。
[0010]反应方法具有如下通用反应方程式：
[0011][0012]基于上述通式的化合物，上述化合物具有良好的光电特性，并可以作为有机半导体功能材料应用到有机场效应晶体管器件中。
[0013]基于上述的反应方法与现有的技术相比具有操作简单、产率高、无需强酸和氧化剂、普适性和重复性好等优点。
[0014]本专利技术中，申请人通过光照和碘的作用下，实现了苝二酰亚胺湾位的共轭拓展，湾位吡啶环的引入，可以有效拓展分子的离域电子云，进而实现材料在光电器件中性能的提升。同时，苝二酰亚胺湾位的拓展可以有效减小苝二酰亚胺湾位的空间位阻，进而提升苝二酰亚胺结构单元和Ar基团之间的分子内相互作用以及保证材料在薄膜中形成有效的Π
‑
Π堆积，进一步提升材料的光电性能。通过Ar结构单元的改变，可以实现该类分子吸收光谱、荧光发射光谱、带隙、能级等特性的有效调控，进而可以广泛应用于各种光电器件中，体现出本专利技术良好的应用潜力。将本专利技术中的分子作为有机半导体材料应用到有机场效应晶体管中，可以实现优异的场效应性能，在空气中可实现10
‑2以上的电子迁移率，表明该类分子在有机光电器件中具有良好的应用潜力。
附图说明
[0015]图1为本专利技术合成的部分化合物的紫外可见吸收光谱图。
[0016]图2为本专利技术合成的部分化合物的荧光发光光谱图。
[0025][0026]化合物C
‑
1合成：
[0027]化合物C
‑
1的合成参照上文所述的通用合成方法，产率为87％。
[0028]元素分析：(C64H68N4O4)理论值：C,80.30；H,7.16；N,5.85；实测值：C,80.34；H,7.10；N,5.86；HRMS(ESI)m/z(M+1)
+
：理论值：956.52；实测值：956.53。
[0029]实施例2：
[0030]合成化合物C
‑2[0031][0032]化合物C
‑
2合成：
[0045][0046]化合物C
‑
4合成：
[0047][0048]化合物C
‑
4的合成参照上文所述的通用合成方法，产率为82％。
[0049]元素分析：(C58H62N6O4S2)理论值：C,71.72；H,6.43；N,8.65；实测值：C,71.71；H,6.45；N,8.67；HRMS(ESI)m/z(M+1)
+
：理论值：970.42；实测值：970.40。
[0050]实施例5：
[0051]合成化合物C
‑5[0052][0053]化合物C
‑
5合成
[0066][0067]化合物C
‑
7合成
[0068][0069]化合物C
‑
7的合成参照上文所述的通用合成方法，产率为78％。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种苝二酰亚胺衍生物，其特征在于，如下所示的结构式：其中，R1选自C1
‑
C30取代或为、未取代的烷基，C2
‑
C30取代或未取代的烯基，C2
‑
C30取代或未取代的炔基，C3
‑
C30取代或未取代的环烷基，C6
‑
C60取代或未取代的芳基，C3
‑
C30取代或未取代的杂环芳基，C1
‑
C30取代或未取代的烷氧基，C1
‑
C30取代或未取代的硅烷基；R2选自氢，重氢，卤素，氰基，C1
‑
C30取代或为、未取代的烷基，C2
‑
C30取代或未取代的烯基，C2
‑
C30取代或未取代的炔基，C3
‑
C30取代或未取代的环烷基，C6
‑
C60取代或未取代的芳基，C3
‑
C30取代或未取代的杂环芳基，C1
‑
C30取代或未取代的烷氧基，C1
‑
C30取代或未取代的烷硫基，C1
‑
C30取代或未取代的硅烷基；Ar为C6
‑
C60取代或未取代的芳基，C3
‑
C30取代或未取代的杂环芳基。2.根据权利要求1所述的苝二酰亚胺衍生物，其特征在于，Ar结构单元选自独立地选自苯基、蒄基、戊搭烯基、茚基、萘基、薁基、芴基、庚搭烯基、辛搭烯基、苯并二茚基、苊烯基、非那烯基、菲基、蒽基、三茚基、荧蒽基、苯并芘基、苯并苝基、苯并荧蒽基、醋菲基、醋蒽烯基、9,10
‑
苯并菲基、芘基、1,2
‑
苯并菲基、丁苯基、丁省基、七曜烯基、苉基、苝基、五苯基、并五苯基、亚四苯基、胆蒽基、螺烯基、己芬基、玉红省基、晕苯基、联三萘基、庚芬基、皮蒽基、卵苯基、心环烯基、蒽嵌蒽基、三聚茚基、吡喃基、苯并吡喃基、呋喃基、苯并呋喃基、异苯并呋喃基、氧杂蒽基、噁唑啉基、二苯并呋喃基、迫呫吨并呫吨基、噻吩基、噻吨基、噻蒽基、吩噁噻基、硫茚基、异硫茚基、萘并噻吩基、二苯并噻吩基、苯并噻吩基、吡咯基、吡唑基、碲唑基、硒唑基、噻唑基、异噻唑基、噁唑基、噁二唑基、呋咱基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、三嗪基、吲嗪基、吲哚基、异吲哚基、吲唑基、嘌呤基、喹嗪基、异喹啉基、咔唑基、芴并咔唑基、吲哚并咔唑基、咪唑基、萘啶基、酞嗪基、喹唑啉基、苯二氮卓基、喹喔啉...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙华，王士凡，董黎明，堵锡华，
申请(专利权)人：徐州工程学院，
类型：发明
国别省市：