高溶解性氮杂稠环化合物的合成与表征

发布时间：2020-03-23 07:51

【摘要】：氮杂稠环化合物是有机半导体材料中的重要成员之一,可以作为有机场效应晶体管的活性层,在有机太阳能电池、传感器、有机存储器、无线射频识别标签等方面都有广阔的利用空间。在有机场效应晶体管中,用作活性材料的有机半导体需要具备良好的载流子迁移率,实现这一目标往往可以用增加分子结构共轭度的方法。典型的材料之一就是并五苯,不过随着苯环数目的增加,分子也越来越不稳定,容易被氧化或自聚而变质。一个不错的解决方案是将氮原子引入到苯环骨架中取代次甲基,不仅能够维持分子结构的共面性而且化合物的稳定性也得到极大的提升;另外,氮也在一定程度上改变了化合物的电子能级,这能有助于提高场效应材料的载流子迁移率。构筑高共轭度场效应小分子的办法可以采用增加分子整体的共面性来实现,能够利用碳碳偶联反应来增加环数,这类的偶联反应条件需要构建较多的碳-碳键,故而这个制备过程并不容易。对于氮杂稠环化合物而言就相对简便许多,可以将氨基和羟基、卤素、羰基、氰基等进行缩合来得到。在本研究中,我们用三异丙基甲硅烷基(TIPS)乙炔基取代的芳香族二胺和3,5-二叔丁基-1,2-苯醌进行缩合反应制备了多种具有侧链促溶基团的的二氮杂并苯类化合物。在这个制备的过程中,我们从反应产物中分离出了未见文献报道的一类咪唑并七元环的化合物;而文献中报道的邻二胺与邻二酮(或者其他的邻二卤素等等)发生缩合反应的产物多是六元的吡嗪环,二氢吡嗪环化合物占少数。我们对这一意外发现的产物生成机理进行了分析,提出了该类咪唑并七元环产物可能形成的途径并做了合理的阐明。鉴于这类产物的特殊性,我们采用控制变量的方式,通过替换不同的反应底物进行实验,试图从中找到普遍性的反应规律;但是在进行过诸多的尝试后,我们发现,似乎咪唑并七元环的产物在我们所进行的实验中只在有限的底物下才会得到。本文合成的一系列氮杂稠环化合物中,通过引入TIPS乙炔基这一促溶基团,不仅提高了化合物的溶解能力,对增加其稳定性也至关重要,侧链的引入也提高了分子的结晶性,这对有机场效应晶体管活性材料和器件的制备而言具有重要的参考和借鉴意义。
【图文】：

示意图,半导体,柔性,弹性

课题组设计了一种聚合物光致发光电化学电池（Polymer Light-Emitting Electrochemiccells, PLEC），他们采用 SWNT/聚合物复合材料做电极（既是阴极材料也是阳极材料有机发光聚合物层（聚芴共聚物，PF-B）包覆于两电极之间做成薄膜，这个发光设备仅具有良好的透光率、柔顺度，其最大拉伸度可达 45%，在反复扭曲之后仍能够恢复状而对发光性质没有丝毫影响，这得益于 SWNT/聚合物的记忆效应[8]。有机材料容易成薄膜，Matthew[9]等报道了总体厚度只有 2μm 的聚合物有机发光二极管（PLED），有 100%的拉伸应变能力，基底和阳极材料为常见聚合物，活性半导体层为具有红橙光特性的聚合物，，阴极材料为超薄 LiF/Al。除了碳纳米管之外，银纳米线和聚合物复材料也是可选的电极材料[10,12]，Ki-Hun Ok 等[13]利用银纳米线和聚酰亚胺复合物为电极制得的 OLED 器件具有可弯折的特性，薄膜厚度小于 10μm。2015 年，彭慧胜研究组出了颜色可调并且具有高机械韧性可编织的 PLEC，它是由不锈钢丝阳极、导电的定碳纳米管带阴极及发光聚合物层组成，发光层用蓝光发光聚合物 PF-B 或黄光发光聚物苯基取代的聚（1,4-亚苯基亚乙烯基）。该 PLEC 的整个制作过程在空气中即可完成全过程采用溶液法，适合大规模的制备[14]。

示意图,太阳能电池,聚合物,优缺点比较

-聚合物太阳能电池和全聚合物太阳能电池的优缺点，活性层有聚合物和小分子两种，而活性性层是否含有聚合物，可将 NF-OSCs 分为er OSCs, NFP-OSCs）和非富勒烯小分子 OS-OSCs）。含聚合物的 OSCs 的能量转换效建辉组[29]报道的基于 PBDB-T-SF:IT-4F 的 PBDB-T-SF 为聚合物 donor，IT-4F 为小分ITIC-Th1 的单结二元混合 NFP-OSCs，转换的 NFSM-OSCs 的性能则稍显欠缺一些。尽确的化学结构、分子量，电子能级和吸收子可以达到很高的纯度，结晶度更为可控批次之间性能稳定。Bin 等[33]合成了一种具H11 中二噻吩基-苯并二噻吩（BDTT）为中体为 n-型小分子有机半导体 IDIC，基于 H
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O626

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