基于噻吩与苯并噻二唑的共轭聚合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及基于噻吩与苯并噻二唑的共轭聚合物及其制备方法。本发明专利技术中的基于噻吩与苯并噻二唑的共轭聚合物具有在可见

【技术实现步骤摘要】
基于噻吩与苯并噻二唑的共轭聚合物及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种在可见
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近红外区有强吸收的给体聚合物及其制备方法，属于有机场效应晶体管给体材料领域。

技术介绍

[0002]有机场效应晶体管(Organic field
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effect transistor,OFET)是一种利用有机半导体组成具有从传感器到电路或数据存储的应用的功能装置。有机场效应晶体管具有优异的机械柔性、重量轻、可低温沉积、较低的制造成本和大面积印刷等优点。尽管相对于传统的晶体管，有机场效应晶体管的电荷载流子迁移率较低，但其具有高的环境敏感性、选择性以及机械柔韧性，目前已经探索了有机场效应晶体管应用于各种传感器中，例如：气体传感器、湿度传感器、热传感器、化学传感器以及生物传感器等。
[0003]共轭聚合物是有机场效应晶体管的重要组成部分。这些共轭聚合物的聚合方法大都采用传统的芳基
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芳基交叉耦合形成C
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C键，比如Stille偶联，Suzuki偶联等。传统的偶联的方法可以合成大部分的聚合物，然而在合成过程中需要使用有机金属试剂，偶联同时会产生等化学计量的金属副产物。这些有机金属试剂的合成成本昂贵，且其本身和反应所得的副产物通常是具有毒性，会对人体以及环境造成伤害。近年来，直接芳基化引起了大家的重视，该方法在聚合过程中无需使用有机金属试剂，是替代传统偶联方法优异的选择。直接芳基化缩聚具有合成步骤更简化、无有机金属试剂参与反应、所得聚合物缺陷更少等优点。本专利技术采用直接芳基化缩聚符合环保、原子经济性的绿色化学原则。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种通过直接芳基化缩聚合成的p
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型共轭聚合物给体材料，得到一种基于噻吩与苯并噻二唑的共轭聚合物的制备方法。该聚合物采用直接芳基化合成，具有合成步骤简化，原料成本低，制备过程绿色环保等优点。本专利技术的聚合物可溶液处理，在可见光区域具有宽而强的光吸收，在有机场效应晶体管给体材料方面有很大的应用潜力。
[0005]本专利技术的目的是通过以下的技术方案实现的：
[0006]第一方面，本专利技术涉及基于噻吩与苯并噻二唑的共轭聚合物，所述共轭聚合物的结构式如式(Ⅰ)所示：
[0007]其中，R为C1
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C30为烷基链，n≥1。
[0008]第二方面，本专利技术涉及基于噻吩与苯并噻二唑的共轭聚合物的制备方法，包括如下步骤：
[0009](1)按摩尔量份数，将1份单体M1，1份单体M2，0.02
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0.05份催化剂三(二亚苄基丙酮)二钯，0.1份三(2
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甲氧基苯基)膦,3份碳酸钾，1.2份新戊酸，溶于邻二甲苯或2
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甲基四氢呋喃中；在氩气气氛下，加热聚合后，经过索氏提取进行提纯，真空干燥获得黑色的基于噻吩与苯并噻二唑的共轭聚合物P。所述加热具体为：80℃下反应1～26小时；所述索氏提取依次采用的溶剂为甲醇、石油醚和氯仿。
[0010]所述单体M1的结构式如式(Ⅱ)所示：
[0011]R为C1
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C30烷基链。
[0012]所述单体M2(4,7
‑
二溴
‑
2,1,3
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苯并噻二唑)的结构式如式(Ⅲ)所示：
[0013][0014](2)步骤(1)中所述的单体M1制备步骤如下:
[0015]a、按摩尔量份数，将1份4,7
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二溴
‑5‑
硝基苯并[c][1,2,5]噻二唑与1.1份2
‑
噻吩硼酸以及2M碳酸钾水溶液和0.005份催化剂加到有机溶剂，以70℃反应24小时；反应结束后，经硅胶柱提纯干燥后得到中间化合物A，其结构式如下：
[0016][0017]b、按摩尔量份数，将1份中间化合物A与3份三苯基膦加到有机溶剂氯苯中，140℃反应17小时；反应结束后，经硅胶柱提纯干燥后得到粗产物；将粗产物与1.4份溴化烃以及0.3份碘化钾和1.7份碳酸钾加到有机溶剂N,N
‑
二甲基甲酰胺中，以80℃反应17小时；反应结束后，经硅胶柱提纯干燥后得到单体前置体B，其结构式如下：
[0018]R为C1
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C30烷基链；
[0019]c、按摩尔量份数，将2.1份单体前置体B溶于有机溶剂中，与1份三丁基锡乙烯化合物C和0.19份的催化剂以115℃反应24小时，反应结束后，经硅胶柱提纯干燥后得到单体M1。
[0020]所述三丁基锡乙烯化合物C(反式
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1,2
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双(三丁基锡)乙烯)具有如下结构：
[0021][0022]所述步骤a有机溶剂为四氢呋喃，催化剂为四(三苯基膦)钯，4,7
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二溴
‑5‑
硝基苯并[c][1,2,5]噻二唑的合成参考专利：CN109879870A基于苯并噻二唑新型功能材料的合成及其应用；步骤b有机溶剂分别为氯苯和N,N
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二甲基甲酰胺，溴化烃为C1
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C30溴化烷烃；所述步骤c有机溶剂为甲苯，催化剂为四(三苯基膦)钯。
[0023]4,7
‑
二溴
‑5‑
硝基苯并[c][1,2,5]噻二唑的具体结构如下：
[0024][0025]本专利技术的显著优点
[0026](1)本专利技术合成的p
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型基于噻吩与苯并噻二唑的共轭聚合物的聚合方法是直接芳基化缩聚，该方法不需要使用有机金属官能团的单体，这有助于更高的原子经济，是一种绿色环保且经济的聚合方法。
[0027](2)本专利技术所用到的原料均易获得且价格低，且合成工艺简单成熟，整体而言，合成成本低。
[0028](3)本专利技术所制备的共轭聚合物，主链具有刚性平面的大π共轭结构，侧链为可增加聚合物柔性的烷基结构，使聚合物具有可溶液加工处理，使其具有作为有机场效应晶体管器件的潜力。
[0029](4)本专利技术的聚合物具有较大的光吸收范围，良好的化学稳定性与热稳定性。
附图说明
[0030]图1为本专利技术实施例1中聚合物P的合成路线图。
[0031]图2为本专利技术实施例1中的单体M1核磁共振氢谱。
[0032]图3为本专利技术实施例1中的单体M1核磁共振碳谱。
[0033]图4为本专利技术实施例1中的聚合物P核磁共振氢谱。
[0034]图5为本专利技术实施例2中的聚合物P凝胶渗透色谱GPC(四氢呋喃为洗脱剂)。
[0035]图6为本专利技术实施例2中聚合物P紫外可见光谱。
[0036]图7为本专利技术实施例2中聚合物P的CV曲线图。
[0037]图8为本专利技术实施例2中聚合物P热重曲线图。
具体实施方式
[0038]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于噻吩与苯并噻二唑的共轭聚合物，其特征在于，所述共轭聚合物的结构式如式(Ⅰ)所示：(Ⅰ)，其中，R为C1
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C30烷基链，n≥1。2.一种制备如权利要求1所述的基于噻吩与苯并噻二唑的共轭聚合物的方法，其特征在于，包括如下步骤：按摩尔量份数，将1份单体M1，1份单体M2，0.02
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0.05份催化剂三(二亚苄基丙酮)二钯，0.1份三(2
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甲氧基苯基)膦，3份碳酸钾，1.2份新戊酸，溶于无水邻二甲苯或2
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甲基四氢呋喃中；在氩气气氛下加热聚合后，经过索氏提取进行提纯，真空干燥获得黑色的基于噻吩与苯并噻二唑的共轭聚合物。3.根据权利要求2所述的基于噻吩与苯并噻二唑的共轭聚合物的制备方法，其特征在于，所述单体M1的结构式如式(Ⅱ)所示：(Ⅱ)，R为C1
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C30烷基链。4.根据权利要求3所述的基于噻吩与苯并噻二唑的共轭聚合物的制备方法，其特征在于，所述单体M1具体制备步骤为：a、按摩尔量份数，将1份4,7
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二溴
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硝基苯并[c][1,2,5]噻二唑与1.1份2
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噻吩硼酸以及2M碳酸钾水溶液和0.005份催化剂加到有机溶剂，以70℃反应24小时；反应结束后，经硅胶柱提纯干燥后得到中间化合物A，其结构式如下：；b、按摩尔量份数，将1份中间化合物A与3份三苯基膦加...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓平，肖余发，孟岩，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：