【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机光电材料，具体涉及一类含有噻吩衍生物的u型共轭稠合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、作为目前微电子学中应用最广泛的有源器件之一的场效应晶体管，由于它具有输入功耗低、噪声小、拥有宽的安全工作区域、阻抗高、没有二次击穿现象等优点，现已成为双极型晶体管的强大竞争者，成为微电子行业的重要元件之一。自其诞生以来，其制备所用的材料一直以硅、锗和其他无机半导体材料为主，而无机场效应晶体管存在着诸如制造成本高、单晶难于制备、需要高温工艺、衬底只能用硬性材料以及难于实现大表面积制备等缺点，并且无机场效应晶体管已经接近小型化的自然极限。相比于无机半导体材料，有机半导体材料具有生产成本低、材料来源广泛、工艺简单、无需高温以及可采用柔性衬底等优点。
2、线性稠合小分子有机半导体是一类重要的有机半导体材料，因其优越的电学性能和可调控的物理化学性质，在有机电子学领域有广泛的应用。在π共轭骨架中引入杂原子被认为是调节半导体材料稳定性、分子堆积和迁移率的有效途径，这为新材料的发展提供了机会，噻吩及其衍生物因其独特的电子结构和良好的稳定性、可调性等，一直以来在线性稠合小分子有机半导体中受到了广泛的关注与研究(a highlyπ-stacked organicsemiconductor for field-effect transistors based on linearly condensedpentathienoacene,j.am.chem.soc.2005,127,38,13281–13286),(synthesis,
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一类含有噻吩衍生物的u型共轭稠合材料及其制备方法和应用。本专利技术的一类含有噻吩衍生物的u型共轭稠合材料中通过调节噻吩衍生物的稠合位点，改变了分子的构型和堆积方式，使得此类u型共轭稠合材料具有独特的电子结构和空腔结构，可以作为一类优良的有机光电材料；本专利技术的材料具有原料价廉易得、成本低，易于制备、易于纯化等优点。进一步测试其薄膜有机场效应晶体管的载流子迁移率为0.1cm2 v-1s-1。
2、本专利技术提供一类含有噻吩衍生物的u型共轭稠合材料，其结构通式如式1)、式2)、式3)、式4)或式5)所示：
3、
4、式中，r1为c1-c30烷基、苯基、c1-c30烷基或者c1-c30烷氧基取代苯基。
5、本专利技术中，r1为c10-c30烷基、或者选自如式6)-式8)所示化学基团中的任一种：
6、
7、式中，r2、r3、r4独立的为c1-c10烷烃基或者c1-c10烷氧基。
8、本专利技术还提供一种上述的含有噻吩衍生物的u型共轭稠合材料的制备方法，包括以下步骤：首先以化合物a与化合物b1、b2、b3、b4或b5为起始原料，经suzuki偶联反应制得相应产物c1、c2、c3、c4或c5；然后将化合物c1、c2、c3、c4或c5和甲基甲氧基三苯基氯化磷在碱作用下发生wittig反应生成产物d1、d2、d3、d4或d5；最后将化合物d1、d2、d3、d4或d5在催化剂作用下发生friedel-crafts反应制得如式1)、式2)、式3)、式4)或式5)所示含有噻吩衍生物的u型共轭稠合材料，其合成路线如下：
9、
10、
11、其中，r1为c1-c30烷基、苯基、c1-c30烷基或者c1-c30烷氧基取代苯基。
12、本专利技术中，suzuki偶联反应条件具体如下：在溶剂中，在碱、催化剂以及配体存在的情况下，将化合物a与化合物b1、b2、b3、b4或b5进行suzuki偶联反应，得到相应的化合物c1、c2、c3、c4或c5。
13、优选的，溶剂为水、苯、甲苯、二甲苯、十氢化萘、二乙醚、二异丙基醚、甲基叔丁基醚、甲基叔戌基醚、二噁烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、1,1-二乙氧基甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷和苯甲醚中的一种或多种；
14、优选的，所述的碱为叔丁醇钠(t-buona)、叔丁醇钾(t-buok)、碳酸钾(k2co3)、碳酸钠(na2co3)和磷酸钾(k3po4)中的一种或多种；
15、优选的，所述的催化剂为四(三苯基膦)钯(pd(pph3)4)、双二亚苄基丙酮钯(pd(dba)2)、三(二亚苄基丙酮)二钯合三氯甲烷(pd2(dba)3·chcl3)、三(二亚苄基丙酮)二钯(pd2(dba)3)、醋酸钯(pd(oac)2)、二氯化钯(pdcl2)和氯(2-二环己基膦基-2′,4′,6′-三异丙基-1,1′-联苯基)[2-(2′-氨基-1,1′-联苯)]钯(ii)(xphospd g2)中的一种或多种；
16、优选的，所述的配体为三苯基膦(pph3)、三叔丁基膦(p(t-bu)3)、四氟硼酸三叔丁基膦、2,2′-双(二苯基膦)-1,1′-联萘(binap)、2-双环己基膦-2',6'-二甲氧基联苯(sphos)、2-二环己基膦-2,4,6-三异丙基联苯(xphos)、1,2,3,4,5-戊苯基-1'-(二叔丁基磷基)二茂铁(qphos)、2-二环己基膦-2'-甲基联苯(mephos)、2-(二叔丁基膦)联苯(johnphos)和4,5-双二苯基膦-9,9-二甲基氧杂蒽(xantphos)中的一种或多种；
17、优选的，溶剂与所述的化合物a的体积物质的量比为2:1～50:1ml/mmol；化合物a与所述的化合物b的摩尔比值为0.1:1～0.5:1；反应温度为25℃～100℃，反应时间为6-48h。
18、本专利技术中，wittig反应条件具体如下：在冰浴条件下进行反应，碱为叔丁醇钾，反应溶剂为四氢呋喃，反应时间为1-3h。
19、本专利技术中，friedel-crafts反应条件具体如下室温条件下反应，催化剂为三氟甲基磺酸铋(bi(otf)3)，反应溶剂为1,2-二氯乙烷，反应时间为1-3h。
20、进一步的，本专利技术还提供上述的含有噻吩衍生物的u型共轭稠合材料在有机场效应晶体管器件中的应用。
21、与现有技术相比，本专利技术的有益效果本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一类含有噻吩衍生物的U型共轭稠合材料，其特征在于，其结构通式如式1)、式2)、式3)、式4)或式5)所示：
2.如权利要求1所述的含有噻吩衍生物的U型共轭稠合材料，其特征在于，R1为C10-C30烷基、或者选自如式6)-式8)所示化学基团中的任一种：
3.一种如权利要求1所述的含有噻吩衍生物的U型共轭稠合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先以化合物A与化合物B1、B2、B3、B4或B5为起始原料，经Suzuki偶联反应制得相应产物C1、C2、C3、C4或C5；然后将化合物C1、C2、C3、C4或C5和甲基甲氧基三苯基氯化磷在碱作用下发生Wittig反应生成产物D1、D2、D3、D4或D5；最后将化合物D1、D2、D3、D4或D5在催化剂作用下发生Friedel-Crafts反应制得如式1)、式2)、式3)、式4)或式5)所示含有噻吩衍生物的U型共轭稠合材料，其合成路线如下：
4.如权利要求3所述的含有噻吩衍生物的U型共轭稠合材料的制备方法，其特征在于，Suzuki偶联反应条件具体如下：在溶剂中，在碱、催化剂以及配体存在的情况下，将
5.如权利要求4所述的含有噻吩衍生物的U型共轭稠合材料的制备方法，其特征在于，所述的溶剂选自水、苯、甲苯、二甲苯、十氢化萘、二乙醚、二异丙基醚、甲基叔丁基醚、甲基叔戌基醚、二噁烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、1,1-二乙氧基甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷或苯甲醚中的一种或多种；
6.如权利要求4所述的含有噻吩衍生物的U型共轭稠合材料的制备方法，其特征在于，所述的溶剂与所述的化合物A的体积物质的量比为2:1～50:1mL/mmol；所述的化合物A与所述的化合物B1、B2、B3、B4或B5的摩尔比值为0.1:1～0.5:1；反应温度为25℃～100℃，反应时间为6h-48h。
7.如权利要求3所述的含有噻吩衍生物的U型共轭稠合材料的制备方法，其特征在于，Wittig反应条件如下：在冰浴条件下进行反应，碱为叔丁醇钾，反应溶剂为四氢呋喃，反应时间为1-3h。
8.如权利要求3所述的含有噻吩衍生物的U型共轭稠合材料的制备方法，其特征在于，Friedel-Crafts反应条件如下：室温条件下反应，催化剂为三氟甲基磺酸铋(Bi(OTf)3)，反应溶剂为1,2-二氯乙烷，反应时间为1-3h。
9.一种如权利要求1-2中任一项所述的含有噻吩衍生物的U型共轭稠合材料在有机场效应晶体管中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一类含有噻吩衍生物的u型共轭稠合材料，其特征在于，其结构通式如式1)、式2)、式3)、式4)或式5)所示：
2.如权利要求1所述的含有噻吩衍生物的u型共轭稠合材料，其特征在于，r1为c10-c30烷基、或者选自如式6)-式8)所示化学基团中的任一种：
3.一种如权利要求1所述的含有噻吩衍生物的u型共轭稠合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先以化合物a与化合物b1、b2、b3、b4或b5为起始原料，经suzuki偶联反应制得相应产物c1、c2、c3、c4或c5；然后将化合物c1、c2、c3、c4或c5和甲基甲氧基三苯基氯化磷在碱作用下发生wittig反应生成产物d1、d2、d3、d4或d5；最后将化合物d1、d2、d3、d4或d5在催化剂作用下发生friedel-crafts反应制得如式1)、式2)、式3)、式4)或式5)所示含有噻吩衍生物的u型共轭稠合材料，其合成路线如下：
4.如权利要求3所述的含有噻吩衍生物的u型共轭稠合材料的制备方法，其特征在于，suzuki偶联反应条件具体如下：在溶剂中，在碱、催化剂以及配体存在的情况下，将化合物a与化合物b1、b2、b3、b4或b5进行suzuki偶联反应，得到相应的化合物c1、c2、c3、c4或c5。
5.如权利要求4所述的含有噻吩...
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