CN103262279B

CN103262279B - 用于有机电子器件中的有机小分子半导体发色团

Info

Publication number: CN103262279B
Application number: CN201180056332.6A
Authority: CN
Inventors: G·C·韦尔奇; C·V·霍芬; T·源; G·C·巴赞
Original assignee: University of California
Current assignee: University of California
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2011-11-22
Publication date: 2018-05-04
Anticipated expiration: 2031-11-22
Also published as: US20180301634A1; EP2643865A1; ES2829973T3; US20140167002A1; US10892421B2; US9893294B2; CN103262279A; EP2643865A4; EP2643865B1; WO2012074853A1

Abstract

公开了包含吡啶并噻二唑、吡啶并二唑或吡啶并三唑核结构的小有机分子半导体发色团。该化合物可用于有机异质结器件如有机小分子太阳能电池和晶体管中。

Description

用于有机电子器件中的有机小分子半导体发色团

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2010年11月22日提交的美国临时专利申请61/416,251的优先权权益。该申请的全部内容由此通过引用并入本文中。

与联邦政府资助的研究或开发有关的声明

本申请是以能源部的能源效率材料中心授予的许可DE-DC000100和海军研究局授予的许可N-00014-04-0411在美国政府支持下做出的。

发明背景

溶液加工的有机光伏器件(OPV)由于其易于加工、低成本和能够在轻质柔性基材上制造而作为有希望的能源技术出现。迄今为止，研究最多的是聚合物基OPV，最近对聚合物:富勒烯本体异质结(BHJ)器件所报道的能量转化效率(PCE)为高于6%。另一方面，溶液加工的小分子BHJ器件受到的关注要少得多。该类分子异质结(MHJ)相对于其聚合物对应物具有若干优势，即小分子具有非常确定的结构、易于官能化、为单分散的、易于提纯且批次间没有波动。最近，出现了与有效的溶液加工MHJ器件有关的报道，其使用部花青染料、方酸染料、异靛和二酮吡咯并吡咯基发色团作为集光给体组分，且以富勒烯作为受体。该类器件的PCE已达到4%。尽管这些结果令人鼓舞，仍需要开发新型的离散集光材料。有效的小分子给体的关键参数包括具有延伸至近IR区域的宽且有效的光吸收以使光子吸收最大化、-5eV至-5.5eV的深HOMO能级以使开路电压最大化、较平面的结构以获得高载流子迁移率、高溶液粘度和用于溶解以进行膜加工的溶剂化侧链。此外，重要的是新型结构具有容易且高度可调的合成路线，从而能快速且廉价地产生分子库。

本发明试图通过提供用于分子异质结器件中的新型且有利的材料而满足对用于该类器件的改进型集光分子的需求。

发明简述

在一个实施方案中，本发明涉及一种用于异质结器件，如有机小分子太阳能电池和晶体管中的有机非聚合物型半导体发色团，其含有吡啶并噻二唑(PT，[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶)、吡啶并二唑(PO，[1,2,5]二唑并[3,4-c]吡啶)或吡啶并三唑(P3N，2-H-[1,2,3]三唑并[4,5-c]吡啶)(或2-取代的P3N衍生物)有机结构。在一个实施方案中，本发明涉及非聚合物型给电子和受电子发色团，其具有吡啶并噻二唑(PT，[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶)、吡啶并二唑(PO，[1,2,5]二唑并[3,4-c]吡啶)或吡啶并三唑(P3N，2-H-[1,2,3]三唑并[4,5-c]吡啶)(或2-取代的P3N衍生物)核结构。在另一实施方案中，本发明涉及包含活性层组合物的光电子器件，所述组合物为基于PT、PO或P3N核结构的非聚合物型集光给电子发色团与受电子材料，如富勒烯、亚甲基富勒烯、萘嵌苯(rylene)二酰亚胺或相关的π-共轭有机电子受体的混合物。可使用有机或无机电子受体。在另一实施方案中，本发明涉及包含活性层组合物的光电子器件，所述组合物为基于PT、PO或P3N核结构的非聚合物型集光受电子发色团与给电子材料的混合物。可使用有机或无机电子给体。本发明还涉及通过溶液加工制造所述器件的方法。在一个实施方案中，所述光电子器件的所有活性层均由包含非聚合物型离散有机材料的溶液形成。

在一个实施方案中，本发明涵盖式I化合物：

式I

且在其他实施方案中，涵盖式Ia、式Ib和式Ic化合物：

其中：

X₁和Y₁选自N和CH，其中当X₁为N时，Y₁为CH，当X₁为CH时，Y₁为N；且其中独立于X₁和Y₁，X₂和Y₂选自N和CH，其中当X₂为N时，Y₂为CH，当X₂为CH时，Y₂为N；

M选自硫(S)、氧(O)或N-R₁，其中R₁为H、C₁-C₃₀烷基或C₆-C₃₀芳基；

A₁独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基，如C₆-C₃₀取代或未取代的芳基或杂芳基、C₆-C₂₀取代或未取代的芳基或杂芳基和C₆-C₁₀取代或未取代的芳基或杂芳基。这类基团的实例包括但不限于噻吩、吡咯、呋喃、苯基、磷杂环戊二烯(phosphole)、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、并噻吩、三聚噻吩、噻吩并噻吩、二噻吩并噻吩、苯并噻吩、异苯并噻吩、苯并二噻吩、环戊二烯并(cyclopenta)二噻吩、硅杂环戊二烯(silacyclopentadiene)、硅杂环戊二烯并二噻吩(silacyclopentadiene-bithiophen)、吲哚、苯、萘、蒽、苝、茚、芴、芘、薁、吡啶、唑、噻唑、噻嗪、嘧啶、吡嗪、咪唑、苯并唑、苯并二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、异苯并呋喃、噻二唑、二噻吩并吡咯、二噻吩并磷杂环戊二烯和咔唑-9,9-RR’-9H-芴、9-R-9H-咔唑、3,3’-RR’-硅烯(silylene)-2,2’-二噻吩、3,3’-RR’-环戊二烯并[2,1-b:3,4-b’]-二噻吩，其中R和R’=C₁-C₃₀烷基或C₆-C₃₀芳基；

各B₁独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基，如C₆-C₃₀取代或未取代的芳基或杂芳基、C₆-C₂₀取代或未取代的芳基或杂芳基和C₆-C₁₀取代或未取代的芳基或杂芳基。这类基团的实例包括，但不限于噻吩、吡咯、呋喃、苯基、磷杂环戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、并噻吩、三聚噻吩、噻吩并噻吩、二噻吩并噻吩、苯并噻吩、异苯并噻吩、苯并二噻吩、环戊二烯并二噻吩、硅杂环戊二烯、硅杂环戊二烯并二噻吩、吲哚、苯、萘、蒽、苝、茚、芴、芘、薁、吡啶、唑、噻唑、噻嗪、嘧啶、吡嗪、咪唑、苯并唑、苯并二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、异苯并呋喃、噻二唑、全氟苯(perfluorylbenzen)和咔唑；

各B₂独立地选自不存在、H、F、C₁-C₁₆烷基，或取代或未取代的芳基或杂芳基，如C₆-C₃₀取代或未取代的芳基或杂芳基、C₆-C₂₀取代或未取代的芳基或杂芳基和C₆-C₁₀取代或未取代的芳基或杂芳基。

在另一实施方案中，本发明涵盖式II化合物：

其中：

X₁和Y₁选自N和CH，其中当X₁为N时，Y₁为CH，当X₁为CH时，Y₁为N；且其中，独立于X₁和Y₁，X₂和Y₂选自N和CH，其中当X₂为N时，Y₂为CH，当X₂为CH时，Y₂为N；

n为0-5(含)的整数；

A₁独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基，如C₆-C₃₀取代或未取代的芳基或杂芳基、C₆-C₂₀取代或未取代的芳基或杂芳基和C₆-C₁₀取代或未取代的芳基或杂芳基。这类基团的实例包括，但不限于噻吩、吡咯、呋喃、苯基、磷杂环戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、并噻吩、三聚噻吩、噻吩并噻吩、二噻吩并噻吩、苯并噻吩、异苯并噻吩、苯并二噻吩、环戊二烯并二噻吩、硅杂环戊二烯、硅杂环戊二烯并二噻吩、吲哚、苯、萘、蒽、苝、茚、芴、芘、薁、吡啶、唑、噻唑、噻嗪、嘧啶、吡嗪、咪唑、苯并唑、苯并二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、异苯并呋喃、噻二唑、二噻吩并吡咯、二噻吩并磷杂环戊二烯和咔唑-9,9-RR’-9H-芴、9-R-9H-咔唑、3,3’-RR’-硅烯-2,2’-二噻吩、3,3’-RR’-环戊二烯并[2,1-b:3,4-b’]-二噻吩，其中R和R’=C₁-C₃₀烷基或C₆-C₃₀芳基；

各B₁独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基，如C₆-C₃₀取代或未取代的芳基或杂芳基、C₆-C₂₀取代或未取代的芳基或杂芳基和C₆-C₁₀取代或未取代的芳基或杂芳基。这类基团的实例包括，但不限于噻吩、吡咯、呋喃、苯基、磷杂环戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、并噻吩、三聚噻吩、噻吩并噻吩、二噻吩并噻吩、苯并噻吩、异苯并噻吩、苯并二噻吩、环戊二烯并二噻吩、硅杂环戊二烯、硅杂环戊二烯并二噻吩、吲哚、苯、萘、蒽、苝、茚、芴、芘、薁、吡啶、唑、噻唑、噻嗪、嘧啶、吡嗪、咪唑、苯并唑、苯并二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、异苯并呋喃、噻二唑、全氟苯和咔唑；和

在一个实施方案中，n为0-5(含)的整数。在另一实施方案中，n为0。在另一实施方案中，n为1。在另一实施方案中，n为2。在另一实施方案中，n为3。在另一实施方案中，n为4。在另一实施方案中，n为5。

在式II的一些实施方案中，X₁和X₂各自为N，且Y₁和Y₂各自为CH。在式II的一些实施方案中，X₁和X₂各自为CH，且Y₁和Y₂各自为N。

在式II的一些实施方案中，X₁和X₂各自为N，Y₁和Y₂各自为CH，且各M为S。在式II的一些实施方案中，X₁和X₂各自为CH，Y₁和Y₂各自为N，且各M为S。

在式II的一些实施方案中，X₁和X₂各自为N，Y₁和Y₂各自为CH，且各M为O。在式II的一些实施方案中，X₁和X₂各自为CH，Y₁和Y₂各自为N，且各M为O。

在优选实施方案中，B₂选自不存在、H、F、C₁-C₁₆烷基、噻吩、苯并噻吩、苯并呋喃和苯并噻唑。

在其他实施方案中，B₂为在对位被二苯基胺取代的苯基(即，B₂结构部分为三苯基胺)。

在另一实施方案中，本发明涵盖式IIa、式IIb或式IIc的式II化合物：

n为0-5(含)的整数；

在式IIa的一些实施方案中，各M为S。

在式IIa的一些实施方案中，各M为O。

在式IIb的一些实施方案中，各M为S。

在式IIb的一些实施方案中，各M为O。

在式IIc的一些实施方案中，各M为S。

在式IIc的一些实施方案中，各M为O。

在一些实施方案中，式II化合物选自式IId化合物：

其中：

Q₁为C或Si；

其中X₁和Y₁选自N和CH，其中当X₁为N时，Y₁为CH，当X₁为CH时，Y₁为N；且其中，独立于X₁和Y₁，X₂和Y₂选自N和CH，其中当X₂为N时，Y₂为CH，当X₂为CH时，Y₂为N；

n为0、1、2或3；

R₇选自H、C₁-C₁₆烷基、-O-C₁-C₁₆烷基、苯并呋喃-2-基、苯并噻吩-2-基和苯并噻唑-2-基；和

R₈选自H、C₁-C₁₆烷基或-O-C₁-C₁₆烷基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为C。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为Si。

在式IId的一个实施方案中，X₁和X₂为N，且Y₁和Y₂为CH。

在式IId的一个实施方案中，X₁和X₂为CH，且Y₁和Y₂为N。

在式IId的一个实施方案中，n为2。

在式IId的一个实施方案中，R₇选自H或C₁-C₁₆烷基。

在式IId的一个实施方案中，R₇选自苯并呋喃-2-基。

在式IId的一个实施方案中，R₇选自苯并噻吩-2-基。

在式IId的一个实施方案中，R₇选自苯并噻唑-2-基。

在式IId的一个实施方案中，R₈选自H或C₁-C₁₆烷基.

在式IId的一个实施方案中，R₈选自C₁-C₁₆烷基.

在式IId的一个实施方案中，Q₁为C，X₁和X₂为N，且Y₁和Y₂为CH。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为C，X₁和X₂为CH，且Y₁和Y₂为N。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为Si，X₁和X₂为N，且Y₁和Y₂为CH。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为Si，X₁和X₂为CH，且Y₁和Y₂为N。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为C，X₁和X₂为N，Y₁和Y₂为CH，且n为1。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为C，X₁和X₂为CH，Y₁和Y₂为N，且n为1。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为Si，X₁和X₂为N，Y₁和Y₂为CH，且n为1。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为Si，X₁和X₂为CH，Y₁和Y₂为N，且n为1。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为C，X₁和X₂为N，Y₁和Y₂为CH，n为1，且R₇为正己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为C，X₁和X₂为CH，Y₁和Y₂为N，n为1，且R₇为正己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为Si，X₁和X₂为N，Y₁和Y₂为CH，n为1，且R₇为正己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为Si，X₁和X₂为CH，Y₁和Y₂为N，n为1，且R₇为正己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为C，X₁和X₂为N，Y₁和Y₂为CH，n为1，且R₈为2-乙基己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为C，X₁和X₂为CH，Y₁和Y₂为N，n为1，且R₈为2-乙基己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为Si，X₁和X₂为N，Y₁和Y₂为CH，n为1，且R₈为2-乙基己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为Si，X₁和X₂为CH，Y₁和Y₂为N，n为1，且R₈为2-乙基己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为C，X₁和X₂为N，Y₁和Y₂为CH，且n为2。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为C，X₁和X₂为CH，Y₁和Y₂为N，且n为2。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为Si，X₁和X₂为N，Y₁和Y₂为CH，且n为2。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为Si，X₁和X₂为CH，Y₁和Y₂为N，且n为2。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为C，X₁和X₂为N，Y₁和Y₂为CH，n为2，且R₇为正己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为C，X₁和X₂为CH，Y₁和Y₂为N，n为2，且R₇为正己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为Si，X₁和X₂为N，Y₁和Y₂为CH，n为2，且R₇为正己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为Si，X₁和X₂为CH，Y₁和Y₂为N，n为2，且R₇为正己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为C，X₁和X₂为N，Y₁和Y₂为CH，n为2，且R₈为2-乙基己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为C，X₁和X₂为CH，Y₁和Y₂为N，n为2，且R₈为2-乙基己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为Si，X₁和X₂为N，Y₁和Y₂为CH，n为2，且R₈为2-乙基己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为Si，X₁和X₂为CH，Y₁和Y₂为N，n为2，且R₈为2-乙基己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为C，X₁和X₂为N，Y₁和Y₂为CH，且n为3。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为C，X₁和X₂为CH，Y₁和Y₂为N，且n为3。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为Si，X₁和X₂为N，Y₁和Y₂为CH，且n为3。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为Si，X₁和X₂为CH，Y₁和Y₂为N，且n为3。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为C，X₁和X₂为N，Y₁和Y₂为CH，n为3，且R₇为正己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为C，X₁和X₂为CH，Y₁和Y₂为N，n为3，且R₇为正己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为Si，X₁和X₂为N，Y₁和Y₂为CH，n为3，且R₇为正己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为Si，X₁和X₂为CH，Y₁和Y₂为N，n为3，且R₇为正己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为C，X₁和X₂为N，Y₁和Y₂为CH，n为3，且R₈为2-乙基己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为C，X₁和X₂为CH，Y₁和Y₂为N，n为3，且R₈为2-乙基己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为Si，X₁和X₂为N，Y₁和Y₂为CH，n为3，且R₈为2-乙基己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为Si，X₁和X₂为CH，Y₁和Y₂为N，n为3，且R₈为2-乙基己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为C，X₁和X₂为N，Y₁和Y₂为CH，n为3，且R₈为正己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为C，X₁和X₂为CH，Y₁和Y₂为N，n为3，且R₈为正己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为Si，X₁和X₂为N，Y₁和Y₂为CH，n为3，且R₈为正己基。

在式IId的一个实施方案中，Q₁为Si，X₁和X₂为CH，Y₁和Y₂为N，n为3，且R₈为正己基。

在式IId的一个实施方案中，所述化合物为下式化合物：

在式II的一些实施方案中，所述化合物具有式IIe：

其中：

X₁和Y₁选自N和CH，其中当X₁为N时，Y₁为CH，当X₁为CH时，Y₁为N；和其中，独立于X₁和Y₁，X₂和Y₂选自N和CH，其中当X₂为N时，Y₂为CH，当X₂为CH时，Y₂为N；

n为0、1、2或3；

R₇选自H、C₁-C₁₆烷基、-O-C₁-C₁₆烷基、苯并呋喃-2-基、苯并噻吩-2-基、苯并噻唑-2-基、4H-环戊二烯并[2,1-b;3,4-b’]二噻吩-2-基、4,4-双(C₁-C₁₆烷基)-4H-环戊二烯并[2,1-b;3,4-b’]二噻吩-2-基和4,4-双(2-乙基己基)-4H-环戊二烯并[2,1-b;3,4-b’]二噻吩-2-基；和

R₉选自H、C₁-C₁₆烷基或-O-C₁-C₁₆烷基。

在式IIe的一个实施方案中，n为0。

在式IIe的一个实施方案中，n为1。

在式IIe的一个实施方案中，n为2。

在式IIe的一个实施方案中，n为3。

在式IIe的一个实施方案中，X₁和X₂为N且Y₁和Y₂为CH。

在式IIe的一个实施方案中，X₁和X₂为CH且Y₁和Y₂为N。

在式IIe的一个实施方案中，R₉为-O-C₁-C₁₆烷基。

在式IIe的一个实施方案中，R₉为-O-CH₂CH(C₂H₅)(C₄H₉)。

在式IIe的一个实施方案中，R₇为4,4-双(2-乙基己基)-4H-环戊二烯并[2,1-b;3,4-b’]二噻吩-2-基。

在式IIe的一个实施方案中，R₉为-O-CH₂CH(C₂H₅)(C₄H₉)且R₇为4,4-双(2-乙基己基)-4H-环戊二烯并[2,1-b;3,4-b’]二噻吩-2-基。

在式IIe的一个实施方案中，R₉为-O-C₁-C₁₆烷基且n为0。

在式IIe的一个实施方案中，R₉为-O-CH₂CH(C₂H₅)(C₄H₉)且n为0。

在式IIe的一个实施方案中，R₇为4,4-双(2-乙基己基)-4H-环戊二烯并[2,1-b;3,4-b’]二噻吩-2-基且n为0。

在式IIe的一个实施方案中，R₉为-O-CH₂CH(C₂H₅)(C₄H₉)，R₇为4,4-双(2-乙基己基)-4H-环戊二烯并[2,1-b;3,4-b’]二噻吩-2-基且n为0。

在式IIe的一个实施方案中，R₉为-O-CH₂CH(C₂H₅)(C₄H₉)，R₇为4,4-双(2-乙基己基)-4H-环戊二烯并[2,1-b;3,4-b’]二噻吩-2-基，X₁和X₂为N，且Y₁和Y₂为CH。

在式IIe的一个实施方案中，R₉为-O-CH₂CH(C₂H₅)(C₄H₉)，R₇为4,4-双(2-乙基己基)-4H-环戊二烯并[2,1-b;3,4-b’]二噻吩-2-基，X₁和X₂为CH，且Y₁和Y₂为N。

在式IIe的一个实施方案中，R₉为-O-CH₂CH(C₂H₅)(C₄H₉)，R₇为4,4-双(2-乙基己基)-4H-环戊二烯并[2,1-b;3,4-b’]二噻吩-2-基，X₁和X₂为N，Y₁和Y₂为CH，且n为0。

在式IIe的一个实施方案中，R₉为-O-CH₂CH(C₂H₅)(C₄H₉)，R₇为4,4-双(2-乙基己基)-4H-环戊二烯并[2,1-b;3,4-b’]二噻吩-2-基，X₁和X₂为CH，Y₁和Y₂为N，且n为0。

在式IIe的一个实施方案中，R₇为正己基。

在式IIe的一个实施方案中，R₉为-O-C₁-C₁₆烷基且n为1。

在式IIe的一个实施方案中，R₉为-O-CH₂CH(C₂H₅)(C₄H₉)且n为1。

在式IIe的一个实施方案中，R₉为-O-CH₂CH(C₂H₅)(C₄H₉)且R₇为正己基。

在式IIe的一个实施方案中，R₇为正己基且n为1。

在式IIe的一个实施方案中，R₉为-O-CH₂CH(C₂H₅)(C₄H₉)，R₇为正己基且n为1。

在式IIe的一个实施方案中，R₉为-O-CH₂CH(C₂H₅)(C₄H₉)，R₇为正己基，X₁和X₂为N，且Y₁和Y₂为CH。

在式IIe的一个实施方案中，R₉为-O-CH₂CH(C₂H₅)(C₄H₉)，R₇为正己基，X₁和X₂为CH，且Y₁和Y₂为N。

在式IIe的一个实施方案中，R₉为-O-CH₂CH(C₂H₅)(C₄H₉)，R₇为正己基，X₁和X₂为N，Y₁和Y₂为CH，且n为1。

在式IIe的一个实施方案中，R₉为-O-CH₂CH(C₂H₅)(C₄H₉)，R₇为正己基，X₁和X₂为CH，Y₁和Y₂为N，且n为1。

在一些实施方案中，式II化合物涵盖式IIf化合物：

其中R₉为H、C₁-C₁₆烷基或-O-C₁-C₁₆烷基.

在式IIf的一个实施方案中，R₉为-O-CH₂CH(C₂H₅)(C₄H₉)。

在式IIf的一个实施方案中，R₉为-O-(CH₂)₅CH₃。

在另一实施方案中，本发明涵盖式III化合物：

其中：

其中H₁选自A₁、-B₁-B₂、-A₁-B₁-B₂或

n为0-5(含)的整数；

A₁(当存在时)独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基，如C₆-C₃₀取代或未取代的芳基或杂芳基、C₆-C₂₀取代或未取代的芳基或杂芳基和C₆-C₁₀取代或未取代的芳基或杂芳基。这类基团的实例包括，但不限于噻吩、吡咯、呋喃、苯基、磷杂环戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、并噻吩、三聚噻吩、噻吩并噻吩、二噻吩并噻吩、苯并噻吩、异苯并噻吩、苯并二噻吩、环戊二烯并二噻吩、硅杂环戊二烯、硅杂环戊二烯并二噻吩、吲哚、苯、萘、蒽、苝、茚、芴、芘、薁、吡啶、唑、噻唑、噻嗪、嘧啶、吡嗪、咪唑、苯并唑、苯并二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、异苯并呋喃、噻二唑、二噻吩并吡咯、二噻吩并磷杂环戊二烯和咔唑-9,9-RR’-9H-芴、9-R-9H-咔唑、3,3’-RR’-硅烯-2,2’-二噻吩、3,3’-RR’-环戊二烯并[2,1-b:3,4-b’]-二噻吩，其中R和R’=C₁-C₃₀烷基或C₆-C₃₀芳基；

各B₁(当存在时)独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基，如C₆-C₃₀取代或未取代的芳基或杂芳基、C₆-C₂₀取代或未取代的芳基或杂芳基和C₆-C₁₀取代或未取代的芳基或杂芳基。这类基团的实例包括，但不限于噻吩、吡咯、呋喃、苯基、磷杂环戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、并噻吩、三聚噻吩、噻吩并噻吩、二噻吩并噻吩、苯并噻吩、异苯并噻吩、苯并二噻吩、环戊二烯并二噻吩、硅杂环戊二烯、硅杂环戊二烯并二噻吩、吲哚、苯、萘、蒽、苝、茚、芴、芘、薁、吡啶、唑、噻唑、噻嗪、嘧啶、吡嗪、咪唑、苯并唑、苯并二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、异苯并呋喃、噻二唑、全氟苯和咔唑；和

各B₂(当存在时)独立地选自不存在、H、F、C₁-C₁₆烷基，或取代或未取代的芳基或杂芳基，如C₆-C₃₀取代或未取代的芳基或杂芳基、C₆-C₂₀取代或未取代的芳基或杂芳基和C₆-C₁₀取代或未取代的芳基或杂芳基。

在另一实施方案中，本发明涵盖式IIIa、式IIIb、式IIIc和式IIId的式III化合物：

其中：

n为0-5(含)的整数；

在另一实施方案中，本发明涵盖式IV-V化合物：

其中：

X₁和Y₁选自N和CH，其中当X₁为N时，Y₁为CH，当X₁为CH时，Y₁为N；且其中，独立于X₁和Y₁，X₂和Y₂选自N和CH，其中当X₂为N时，Y₂为CH，当X₂为CH时，Y₂为N；且其中，独立于X₁、Y₁、X₂和Y₂，X₃和Y₃选自N和CH，其中当X₃为N时，Y₃为CH，当X₃为CH时，Y₃为N；

K₁独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基，如C₆-C₃₀取代或未取代的芳基或杂芳基、C₆-C₂₀取代或未取代的芳基或杂芳基和C₆-C₁₀取代或未取代的芳基或杂芳基。芳基和杂芳基的实例包括，但不限于噻吩、吡咯、呋喃、苯基、磷杂环戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、并噻吩、三聚噻吩、噻吩并噻吩、二噻吩并噻吩、苯并噻吩、异苯并噻吩、苯并二噻吩、环戊二烯并二噻吩、硅杂环戊二烯、硅杂环戊二烯并二噻吩、吲哚、苯、萘、蒽、苝、茚、芴、芘、薁、吡啶、唑、噻唑、噻嗪、嘧啶、吡嗪、咪唑、苯并唑、苯并二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、异苯并呋喃、噻二唑、全氟苯、二噻吩并吡咯、二噻吩并磷杂环戊二烯和咔唑；

各E₁独立地为不存在，或者选自取代或未取代的芳基或杂芳基，如C₆-C₃₀取代或未取代的芳基或杂芳基、C₆-C₂₀取代或未取代的芳基或杂芳基和C₆-C₁₀取代或未取代的芳基或杂芳基。芳基和杂芳基的实例包括，但不限于噻吩、吡咯、呋喃、苯基、磷杂环戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、并噻吩、三聚噻吩、噻吩并噻吩、二噻吩并噻吩、苯并噻吩、异苯并噻吩、苯并二噻吩、环戊二烯并二噻吩、硅杂环戊二烯、硅杂环戊二烯并二噻吩、吲哚、苯、萘、蒽、苝、茚、芴、芘、薁、吡啶、唑、噻唑、噻嗪、嘧啶、吡嗪、咪唑、苯并唑、苯并二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、异苯并呋喃、噻二唑、全氟苯、二噻吩并吡咯、二噻吩并磷杂环戊二烯和咔唑；

各D₁独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基，如C₆-C₃₀取代或未取代的芳基或杂芳基、C₆-C₂₀取代或未取代的芳基或杂芳基和C₆-C₁₀取代或未取代的芳基或杂芳基。芳基和杂芳基的实例包括，但不限于噻吩、吡咯、呋喃、苯基、磷杂环戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、并噻吩、三聚噻吩、噻吩并噻吩、二噻吩并噻吩、苯并噻吩、异苯并噻吩、苯并二噻吩、环戊二烯并二噻吩、硅杂环戊二烯、硅杂环戊二烯并二噻吩、吲哚、苯、萘、蒽、苝、茚、芴、芘、薁、吡啶、唑、噻唑、噻嗪、嘧啶、吡嗪、咪唑、苯并唑、苯并二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、异苯并呋喃、噻二唑、全氟苯、二噻吩并吡咯、二噻吩并磷杂环戊二烯和咔唑；

各D₂独立地选自不存在、H、F、C₁-C₁₆烷基，或取代或未取代的芳基或杂芳基，如C₆-C₃₀取代或未取代的芳基或杂芳基、C₆-C₂₀取代或未取代的芳基或杂芳基和C₆-C₁₀取代或未取代的芳基或杂芳基。芳基和杂芳基的实例包括，但不限于噻吩、吡咯、呋喃、苯基、磷杂环戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、并噻吩、三聚噻吩、噻吩并噻吩、二噻吩并噻吩、苯并噻吩、异苯并噻吩、苯并二噻吩、环戊二烯并二噻吩、硅杂环戊二烯、硅杂环戊二烯并二噻吩、吲哚、苯、萘、蒽、苝、茚、芴、芘、薁、吡啶、唑、噻唑、噻嗪、嘧啶、吡嗪、咪唑、苯并唑、苯并二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、异苯并呋喃、噻二唑、全氟苯、二噻吩并吡咯、二噻吩并磷杂环戊二烯和咔唑。

在式IV-V的一个实施方案中，各M为S。在式IV-V的一个实施方案中，各D₁为相同的结构部分。在式IV-V的一个实施方案中，各D₂为相同的结构部分。在式IV-V的一个实施方案中，各D₁为相同的结构部分，且各D₂为相同的结构部分(独立于D₁)。在式IV-V的一个实施方案中，各M为S，各D₁为相同的结构部分，且各D₂为相同的结构部分(独立于D₁)。

在式IV-V的一些实施方案中，X₁、X₂和X₃各自为N且Y₁、Y₂和Y₃各自为CH。在式IV-V的一些实施方案中，X₁、X₂和X₃各自为CH且Y₁、Y₂和Y₃各自为N。

在式IV-V的一些实施方案中，X₁、X₂和X₃各自为N且Y₁、Y₂和Y₃各自为CH，且各M为S。在式IV-V的一些实施方案中，X₁、X₂和X₃各自为CH且Y₁、Y₂和Y₃各自为N，且各M为S。

在式IV-V的一些实施方案中，X₁、X₂和X₃各自为N且Y₁、Y₂和Y₃各自为CH，且各M为O。在式IV-V的一些实施方案中，X₁、X₂和X₃各自为CH且Y₁、Y₂和Y₃各自为N，且各M为O。

在另一实施方案中，本发明涵盖式IV的式IV-V化合物：

其中：

各D₁独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基，如C₆-C₃₀取代或未取代的芳基或杂芳基、C₆-C₂₀取代或未取代的芳基或杂芳基和C₆-C₁₀取代或未取代的芳基或杂芳基。芳基和杂芳基的实例包括，但不限于噻吩、吡咯、呋喃、苯基、磷杂环戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、并噻吩、三聚噻吩、噻吩并噻吩、二噻吩并噻吩、苯并噻吩、异苯并噻吩、苯并二噻吩、环戊二烯并二噻吩、硅杂环戊二烯、硅杂环戊二烯并二噻吩、吲哚、苯、萘、蒽、苝、茚、芴、芘、薁、吡啶、唑、噻唑、噻嗪、嘧啶、吡嗪、咪唑、苯并唑、苯并二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、异苯并呋喃、噻二唑、全氟苯、二噻吩并吡咯、二噻吩并磷杂环戊二烯和咔唑；和

在式IV的一个实施方案中，各M为S。在式IV的一个实施方案中，各D₁为相同的结构部分。在式IV的一个实施方案中，各D₂为相同的结构部分。在式IV的一个实施方案中，各D₁为相同的结构部分，且各D₂为相同的结构部分(独立于D₁)。在式IV的一个实施方案中，各M为S，各D₁为相同的结构部分，且各D₂为相同的结构部分(独立于D₁)。

在式IV的一些实施方案中，X₁、X₂和X₃各自为N且Y₁、Y₂和Y₃各自为CH。在式IV的一些实施方案中，X₁、X₂和X₃各自为CH且Y₁、Y₂和Y₃各自为N。

在式IV的一些实施方案中，X₁、X₂和X₃各自为N，Y₁、Y₂和Y₃各自为CH，且各M为S。在式IV的一些实施方案中，X₁、X₂和X₃各自为CH，Y₁、Y₂和Y₃各自为N，且各M为S。

在式IV的一些实施方案中，X₁、X₂和X₃各自为N，Y₁、Y₂和Y₃各自为CH，且各M为O。在式IV的一些实施方案中，X₁、X₂和X₃各自为CH，Y₁、Y₂和Y₃各自为N，且各M为O。

在另一实施方案中，本发明涵盖式Iva或式IVb的式IV化合物：

其中：

在式IVa的一个实施方案中，各M为S。在式IVa的一个实施方案中，各D₁为相同的结构部分。在式IVa的一个实施方案中，各D₂为相同的结构部分。在式IVa的一个实施方案中，各D₁为相同的结构部分，且各D₂为相同的结构部分(独立于D₁)。在式IVa的一个实施方案中，各M为S，各D₁为相同的结构部分，且各D₂为相同的结构部分(独立于D₁)。

在式IVa的一个实施方案中，各M为O。在式IVa的一个实施方案中，各D₁为相同的结构部分。在式IVa的一个实施方案中，各D₂为相同的结构部分。在式IVa的一个实施方案中，各D₁为相同的结构部分，且各D₂为相同的结构部分(独立于D₁)。在式IVa的一个实施方案中，各M为O，各D₁为相同的结构部分，且各D₂为相同的结构部分(独立于D₁)。

在式IVb的一个实施方案中，各M为S。在式IVb的一个实施方案中，各D₁为相同的结构部分。在式IVb的一个实施方案中，各D₂为相同的结构部分。在式IVb的一个实施方案中，各D₁为相同的结构部分，且各D₂为相同的结构部分(独立于D₁)。在式IVb的一个实施方案中，各M为S，各D₁为相同的结构部分，且D₂为相同的结构部分(独立于D₁)。

在式IVb的一个实施方案中，各M为O。在式IVb的一个实施方案中，各D₁为相同的结构部分。在式IVb的一个实施方案中，各D₂为相同的结构部分。在式IVb的一个实施方案中，各D₁为相同的结构部分，且各D₂为相同的结构部分(独立于D₁)。在式IVb的一个实施方案中，各M为O，各D₁为相同的结构部分，且各D₂为相同的结构部分(独立于D₁)。

在另一实施方案中，本发明涵盖式V的式IV-V化合物：

其中：

其中M选自硫(S)、氧(O)或N-R₁，其中R₁为H、C₁-C₃₀烷基或C₆-C₃₀芳基；

各D₁和E₁独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基，如C₆-C₃₀取代或未取代的芳基或杂芳基、C₆-C₂₀取代或未取代的芳基或杂芳基和C₆-C₁₀取代或未取代的芳基或杂芳基。芳基和杂芳基的实例包括，但不限于噻吩、吡咯、呋喃、苯基、磷杂环戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、并噻吩、三聚噻吩、噻吩并噻吩、二噻吩并噻吩、苯并噻吩、异苯并噻吩、苯并二噻吩、环戊二烯并二噻吩、硅杂环戊二烯、硅杂环戊二烯并二噻吩、吲哚、苯、萘、蒽、苝、茚、芴、芘、薁、吡啶、唑、噻唑、噻嗪、嘧啶、吡嗪、咪唑、苯并唑、苯并二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、异苯并呋喃、噻二唑、全氟苯、二噻吩并吡咯、二噻吩并磷杂环戊二烯和咔唑；

在式V的一个实施方案中，各M为S。在式V的一个实施方案中，各D₁为相同的结构部分。在式V的一个实施方案中，各D₂为相同的结构部分。在式V的一个实施方案中，各D₁为相同的结构部分，且各D₂为相同的结构部分(独立于D₁)。在式V的一个实施方案中，各M为S，各D₁为相同的结构部分，且各D₂为相同的结构部分(独立于D₁)。

在式V的一些实施方案中，X₁、X₂和X₃各自为N且Y₁、Y₂和Y₃各自为CH。在式V的一些实施方案中，X₁、X₂和X₃各自为CH且Y₁、Y₂和Y₃各自为N。

在式V的一些实施方案中，X₁、X₂和X₃各自为N，Y₁、Y₂和Y₃各自为CH，且各M为S。在式V的一些实施方案中，X₁、X₂和X₃各自为CH，Y₁、Y₂和Y₃各自为N，且各M为S.

在式V的一些实施方案中，X₁、X₂和X₃各自为N，Y₁、Y₂和Y₃各自为CH，且各M为O。在式V的一些实施方案中，X₁、X₂和X₃各自为CH，Y₁、Y₂和Y₃各自为N，且各M为O。

在另一实施方案中，本发明涵盖式Va或式Vb的化合物：

其中：

在式Va的一个实施方案中，各M为S。在式Va的一个实施方案中，各E₁为相同的结构部分。在式Va的一个实施方案中，各D₁为相同的结构部分。在式Va的一个实施方案中，各D₂为相同的结构部分。在式Va的一个实施方案中，各E₁为相同的结构部分，各D₁为相同的结构部分，且各D₂为相同的结构部分(其中E₁、D₁和D₂各自独立地选择)。在式Va的一个实施方案中，各M为S，各E₁为相同的结构部分，各D₁为相同的结构部分，且各D₂为相同的结构部分(其中E₁、D₁和D₂各自独立地选择)。

在式Va的一个实施方案中，各M为O。在式Va的一个实施方案中，各E₁为相同的结构部分。在式Va的一个实施方案中，各D₁为相同的结构部分。在式Va的一个实施方案中，各D₂为相同的结构部分。在式Va的一个实施方案中，各E₁为相同的结构部分，各D₁为相同的结构部分，且各D₂为相同的结构部分(其中E₁、D₁和D₂各自独立地选择)。在式Va的一个实施方案中，各M为O，各E₁为相同的结构部分，各D₁为相同的结构部分，且各D₂为相同的结构部分(其中E₁、D₁和D₂各自独立地选择)。

在式Vb的一个实施方案中，各M为S。在式Vb的一个实施方案中，各E₁为相同的结构部分。在式Vb的一个实施方案中，各D₁为相同的结构部分。在式Vb的一个实施方案中，各D₂为相同的结构部分。在式Vb的一个实施方案中，各E₁为相同的结构部分，各D₁为相同的结构部分，且各D₂为相同的结构部分(其中E₁、D₁和D₂各自独立地选择)。在式Vb的一个实施方案中，各M为S，各E₁为相同的结构部分，各D₁为相同的结构部分，且各D₂为相同的结构部分(其中E₁、D₁和D₂各自独立地选择)。

在式Vb的一个实施方案中，各M为O。在式Vb的一个实施方案中，各E₁为相同的结构部分。在式Vb的一个实施方案中，各D₁为相同的结构部分。在式Vb的一个实施方案中，各D₂为相同的结构部分。在式Vb的一个实施方案中，各E₁为相同的结构部分，各D₁为相同的结构部分，且各D₂为相同的结构部分(其中E₁、D₁和D₂各自独立地选择)。在式Vb的一个实施方案中，各M为O，各E₁为相同的结构部分，各D₁为相同的结构部分，且各D₂为相同的结构部分(其中E₁、D₁和D₂各自独立地选择)。

在另一实施方案中，本发明涵盖式VI-VII的化合物：

其中：

结构部分

选自：

(2,2’,7,7’-基-9,9’-螺双芴)，

(3,3’,7,7’-基-5,5’-螺双[二苯并[b,d]噻咯(silole)])，

(2,2’,6,6’-基-4,4’'-螺双[环戊二烯并[1,2-b:5,4-b’]二噻吩])，和

(2,2’,6,6’-基-4,4’-螺双[噻咯并[3,2-b:4,5-b’]二噻吩])；

其中：

X₁和Y₁选自N和CH，其中当X₁为N时，Y₁为CH，当X₁为CH时，Y₁为N；且其中，独立于X₁和Y₁，X₂和Y₂选自N和CH，其中当X₂为N时，Y₂为CH，当X₂为CH时，Y₂为N；且其中，独立于X₁、Y₁、X₂和Y₂，X₃和Y₃选自N和CH，其中当X₃为N时，Y₃为CH，当X₃为CH时，Y₃为N；且其中，独立于X₁、Y₁、X₂、Y₂、X₃和Y₃，X₄和Y₄选自N和CH，其中当X₄为N时，Y₄为CH，当X₄为CH时，Y₄为N；

各F₁独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基，如C₆-C₃₀取代或未取代的芳基或杂芳基、C₆-C₂₀取代或未取代的芳基或杂芳基和C₆-C₁₀取代或未取代的芳基或杂芳基。芳基或杂芳基的实例包括，但不限于噻吩、吡咯、呋喃、苯基、磷杂环戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、并噻吩、三聚噻吩、噻吩并噻吩、二噻吩并噻吩、苯并噻吩、异苯并噻吩、苯并二噻吩、环戊二烯并二噻吩、硅杂环戊二烯、硅杂环戊二烯并二噻吩、吲哚、苯、萘、蒽、苝、茚、芴、芘、薁、吡啶、唑、噻唑、噻嗪、噻唑基、嘧啶、吡嗪、咪唑、苯并唑、苯并二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、异苯并呋喃、噻二唑、二噻吩并吡咯、二噻吩并磷杂环戊二烯和咔唑-9,9-RR’-9H-芴、9-R-9H-咔唑、3,3’-RR’-硅烯-2,2’-二噻吩、3,3’-RR’-环戊二烯并[2,1-b:3,4-b’]-二噻吩，其中R和R’=C₁-C₃₀烷基或C₆-C₃₀芳基；

各G₁独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基，如C₆-C₃₀取代或未取代的芳基或杂芳基、C₆-C₂₀取代或未取代的芳基或杂芳基和C₆-C₁₀取代或未取代的芳基或杂芳基。芳基或杂芳基的实例包括，但不限于噻吩、吡咯、呋喃、苯基、磷杂环戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、并噻吩、三聚噻吩、噻吩并噻吩、二噻吩并噻吩、苯并噻吩、异苯并噻吩、苯并二噻吩、环戊二烯并二噻吩、硅杂环戊二烯、硅杂环戊二烯并二噻吩、吲哚、苯、萘、蒽、苝、茚、芴、芘、薁、吡啶、唑、噻唑、噻嗪、噻唑基、嘧啶、吡嗪、咪唑、苯并唑、苯并二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、异苯并呋喃、噻二唑、全氟苯和咔唑；和

各G₂独立地选自不存在、H、F、C₁-C₁₆烷基，或取代或未取代的芳基或杂芳基，如C₆-C₃₀取代或未取代的芳基或杂芳基、C₆-C₂₀取代或未取代的芳基或杂芳基和C₆-C₁₀取代或未取代的芳基或杂芳基。芳基或杂芳基的实例包括，但不限于噻吩、吡咯、呋喃、苯基、磷杂环戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、并噻吩、三聚噻吩、噻吩并噻吩、二噻吩并噻吩、苯并噻吩、异苯并噻吩、苯并二噻吩、环戊二烯并二噻吩、硅杂环戊二烯、硅杂环戊二烯并二噻吩、吲哚、苯、萘、蒽、苝、茚、芴、芘、薁、吡啶、唑、噻唑、噻嗪、噻唑基、嘧啶、吡嗪、咪唑、苯并唑、苯并二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、异苯并呋喃、噻二唑、全氟苯和咔唑。

在式VI-VII的一些实施方案中，各M为S。在式VI-VII的其他实施方案中，各M为O。

在式VI-VII的一些实施方案中，X₁、X₂、X₃和X₄各自为N，且Y₁、Y₂、Y₃和Y₄各自为CH。在式VI-VII的一些实施方案中，X₁、X₂、X₃和X₄各自为CH且Y₁、Y₂、Y₃和Y₄各自为N。

在式VI-VII的一些实施方案中，X₁、X₂、X₃和X₄各自为N，Y₁、Y₂、Y₃和Y₄各自为CH，且各M为S。在式VI-VII的一些实施方案中，X₁、X₂、X₃和X₄各自为CH，Y₁、Y₂、Y₃和Y₄各自为N，且各M为S。

在式VI-VII的一些实施方案中，X₁、X₂、X₃和X₄各自为N，Y₁、Y₂、Y₃和Y₄各自为CH，且各M为O。在式VI-VII的一些实施方案中，X₁、X₂、X₃和X₄各自为CH，Y₁、Y₂、Y₃和Y₄各自为N，且各M为O。

在式VI-VII的一些实施方案中，各F₁为相同的结构部分。在式VI-VII的一些实施方案中，各G₁为相同的结构部分。在式VI-VII的一些实施方案中，各G₂为相同的结构部分。在式VI-VII的一些实施方案中，各F₁为相同的结构部分，各G₁为相同的结构部分，且各G₂为相同的结构部分(其中F₁、G₁和G₂各自独立地选择)。在式VI-VII的一些实施方案中，各F₁为相同的结构部分，各G₁为相同的结构部分，且各G₂为相同的结构部分(其中F₁、G₁和G₂各自独立地选择)；且M为S。在式VI-VII的一些实施方案中，各F₁为相同的结构部分，各G₁为相同的结构部分，且各G₂为相同的结构部分(其中F₁、G₁和G₂各自独立地选择)；且M为O。

在另一实施方案中，本发明涵盖式VI的化合物：

其中：

当M选自硫(S)、氧(O)或N-R₁，其中R₁为H、C₁-C₃₀烷基或C₆-C₃₀芳基；

在式VI的一些实施方案中，各M为S。在式VI的其他实施方案中，各M为O。

在式VI的一些实施方案中，X₁、X₂、X₃和X₄各自为N且Y₁、Y₂、Y₃和Y₄各自为CH。在式VI的一些实施方案中，X₁、X₂、X₃和X₄各自为CH且Y₁、Y₂、Y₃和Y₄各自为N。

在式VI的一些实施方案中，X₁、X₂、X₃和X₄各自为N，Y₁、Y₂、Y₃和Y₄各自为CH，且各M为S。在式VI的一些实施方案中，X₁、X₂、X₃和X₄各自为CH，Y₁、Y₂、Y₃和Y₄各自为N，且各M为S。

在式VI的一些实施方案中，X₁、X₂、X₃和X₄各自为N，Y₁、Y₂、Y₃和Y₄各自为CH，且各M为O。在式VI的一些实施方案中，X₁、X₂、X₃和X₄各自为CH，Y₁、Y₂、Y₃和Y₄各自为N，且各M为O。

在式VI的一些实施方案中，各F₁相同。在式VI的一些实施方案中，各G₁相同。在式VI的一些实施方案中，各G₂相同。在式VI的一些实施方案中，各F₁相同，各G₁相同，且各G₂相同(其中F₁、G₁和G₂各自独立地选择)。在式VI的一些实施方案中，各F₁相同，各G₁相同，且各G₂相同(其中F₁、G₁和G₂各自独立地选择)；且M为S。在式VI的一些实施方案中，各F₁相同，各G₁相同，且各G₂相同(其中F₁、G₁和G₂各自独立地选择)；且M为O。

在另一实施方案中，本发明涵盖式VI的化合物，如式VIa或式VIb的化合物：

其中：

在式VIa的一些实施方案中，各M为S。在式VIa的其他实施方案中，各M为O。在式VIa的一些实施方案中，各F₁相同。在式VIa的一些实施方案中，各G₁相同。在式VIa的一些实施方案中，各G₂相同。在式VIa的一些实施方案中，各F₁相同，各G₁相同，且各G₂相同(其中F₁、G₁和G₂各自独立地选择)。在式VIa的一些实施方案中，各F₁相同，各G₁相同，且各G₂相同(其中F₁、G₁和G₂各自独立地选择)；且M为S。在式VIa的一些实施方案中，各F₁相同，各G₁相同(其中F₁、G₁和G₂各自独立地选择)，且各G₂相同；且M为O。

在式VIb的一些实施方案中，各M为S。在式VIb的其他实施方案中，各M为O。在式VIb的一些实施方案中，各F₁相同。在式VIb的一些实施方案中，各G₁相同。在式VIb的一些实施方案中，各G₂相同。在式VIb的一些实施方案中，各F₁相同，各G₁相同，且各G₂相同(其中F₁、G₁和G₂各自独立地选择)。在式VIb的一些实施方案中，各F₁相同，各G₁相同，且各G₂相同(其中F₁、G₁和G₂各自独立地选择)；且M为S。在式VIb的一些实施方案中，各F₁相同，各G₁相同(其中F₁、G₁和G₂各自独立地选择)，且各G₂相同；且M为O。

在另一实施方案中，本发明涵盖式VII的化合物：

其中：

在式VII的一些实施方案中，各M为S。在式VII的其他实施方案中，各M为O。

在式VII的一些实施方案中，X₁、X₂、X₃和X₄各自为N且Y₁、Y₂、Y₃和Y₄各自为CH。在式VII的一些实施方案中，X₁、X₂、X₃和X₄各自为CH且Y₁、Y₂、Y₃和Y₄各自为N。

在式VII的一些实施方案中，X₁、X₂、X₃和X₄各自为N，Y₁、Y₂、Y₃和Y₄各自为CH，且各M为S。在式VII的一些实施方案中，X₁、X₂、X₃和X₄各自为CH，Y₁、Y₂、Y₃和Y₄各自为N，且各M为S。

在式VII的一些实施方案中，X₁、X₂、X₃和X₄各自为N，Y₁、Y₂、Y₃和Y₄各自为CH，且各M为O。在式VII的一些实施方案中，X₁、X₂、X₃和X₄各自为CH，Y₁、Y₂、Y₃和Y₄各自为N，且各M为O。

在式VII的一些实施方案中，各F₁相同。在式VII的一些实施方案中，各G₁相同。在式VII的一些实施方案中，各G₂相同。在式VII的一些实施方案中，各F₁相同，各G₁相同，且各G₂相同(其中F₁、G₁和G₂各自独立地选择)。在式VII的一些实施方案中，各F₁相同，各G₁相同，且各G₂相同(其中F₁、G₁和G₂各自独立地选择)；且M为S。在式VII的一些实施方案中，各F₁相同，各G₁相同，且各G₂相同(其中F₁、G₁和G₂各自独立地选择)；且M为O。

在另一实施方案中，本发明涵盖式VIIa或式VIIb的式VII化合物：

其中：

各G₁独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基，如C₆-C₃₀取代或未取代的芳基或杂芳基、C₆-C₂₀取代或未取代的芳基或杂芳基和C₆-C₁₀取代或未取代的芳基或杂芳基。芳基或杂芳基的实例包括，但不限于噻吩、吡咯、呋喃、苯基、磷杂环戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、并噻吩、三聚噻吩、噻吩并噻吩、二噻吩并噻吩、苯并噻吩、异苯并噻吩、苯并二噻吩、环戊二烯并二噻吩、硅杂环戊二烯、硅杂环戊二烯并二噻吩、吲哚、苯、萘、蒽、苝、茚、芴、芘、薁吡啶、唑、噻唑、噻嗪、噻唑基、嘧啶、吡嗪、咪唑、苯并唑、苯并二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、异苯并呋喃、噻二唑、全氟苯和咔唑；

在式VIIa的一些实施方案中，各M为S。在式VIIa的其他实施方案中，各M为O。在式VIIa的一些实施方案中，各F₁相同。在式VIIa的一些实施方案中，各G₁相同。在式VIIa的一些实施方案中，各G₂相同。在式VIIa的一些实施方案中，各F₁相同，各G₁相同，且各G₂相同(其中G₁和G₂各自独立地选择)。在式VIIa的一些实施方案中，各F₁相同，各G₁相同，且各G₂相同(其中F₁、G₁和G₂各自独立地选择)；且M为S。在式VIIa的一些实施方案中，各F₁相同，各G₁相同(其中F₁、G₁和G₂各自独立地选择)，且各G₂相同；且M为O。

在式VIIb的一些实施方案中，各M为S。在式VIIb的其他实施方案中，各M为O。在式VIIb的一些实施方案中，各F₁相同。在式VIIb的一些实施方案中，各G₁相同。在式VIIb的一些实施方案中，各G₂相同。在式VIIb的一些实施方案中，各F₁相同，各G₁相同，且各G₂相同(其中F₁、G₁和G₂各自独立地选择)。在式VIIb的一些实施方案中，各F₁相同，各G₁相同，且各G₂相同(其中F₁、G₁和G₂各自独立地选择)；且M为S。在式VIIb的一些实施方案中，各F₁相同，各G₁相同，且各G₂相同(其中F₁、G₁和G₂各自独立地选择)；且M为O。

在其他实施方案中，本发明涵盖式1-2-3-4-5的化合物：

其中P₁选自：

其中：

n为0-5(含)的整数；

R₂选自H、C₁-C₁₆烷基、-O-C₁-C₁₆烷基、C₂-C₁₆烯基和C₂-C₁₆炔基；

J选自CH和N；

当X为CH时，X为S、O或NH；当J为N时，X为S；

R₄选自芳基和被烷基取代的芳基，如任选被一个或多个C₁-C₁₆烷基取代的C₆-C₃₀芳基、任选被一个或多个C₁-C₁₆烷基取代的C₆-C₂₀芳基和任选被一个或多个C₁-C₁₆烷基取代的C₆-C₁₀芳基；且

其中给体如下文所定义。

在一个实施方案中，n为0。在另一实施方案中，n为1。在另一实施方案中，n为2。在另一实施方案中，n为3。在另一实施方案中，n为4。在另一实施方案中，n为5。

在其他实施方案中，本发明涵盖式1、式2、式3、式4或式5的化合物：

在上文式1、式2、式3、式4和式5的结构中：

n为0-5(含)的整数；

J选自CH和N；

当X为CH时，X为S、O或NH；当J为N时，X为S；

其中给体如下文所定义。

在其他实施方案中，本发明涵盖式6-7-8的化合物：

其中P₂选自：

其中：

n为0-5(含)的整数；

J选自CH和N；

当X为CH时，X为S、O或NH；当J为N时，X为S；

R₆选自芳基、全氟芳基或被烷基取代的芳基，如任选全氟化或任选被一个或多个C₁-C₁₆烷基取代的C₆-C₃₀芳基，任选全氟化或任选被一个或多个C₁-C₁₆烷基取代的C₆-C₂₀芳基，和任选全氟化或任选被一个或多个C₁-C₁₆烷基取代的C₆-C₁₀芳基；且

其中给体如下文所定义。

在其他实施方案中，本发明涵盖式6、式7或式8的化合物：

在上文式6、式7和式8的结构中：

n为0-5(含)的整数；

J选自CH和N；

当X为CH时，X为S、O或NH；当J为N时，X为S；

其中给体如下文所定义。

在其他实施方案中，本发明涵盖式9-10的化合物：

其中结构部分

选自：

其中：

n为1-5(含)的整数，m为0-5(含)的整数；且

其中给体如下文所定义。

在一个实施方案中，n为1。在另一实施方案中，n为2。在另一实施方案中，n为3。在另一实施方案中，n为4。在另一实施方案中，n为5。在另一实施方案中，m为0。在另一实施方案中，m为1。在另一实施方案中，m为2。在另一实施方案中，m为3。在另一实施方案中，m为4。在另一实施方案中，m为5

在其他实施方案中，本发明涵盖式9或式10的化合物：

在上文式9和式10的结构中：

n为1-5(含)的整数，m为0-5(含)的整数。在另一实施方案中，n为1。在另一实施方案中，n为2。在另一实施方案中，n为3。在另一实施方案中，n为4。在另一实施方案中，n为5。在另一实施方案中，m为0。在另一实施方案中，m为1。在另一实施方案中，m为2。在另一实施方案中，m为3。在另一实施方案中，m为4。在另一实施方案中，m为5；且

其中给体如下文所定义。

在上文式1-2-3-4-5、式1、式2、式3、式4、式5、式6-7-8、式6、式7、式8、式9-10、式9和式10的结构中，各给体结构部分独立地选自如下组：

其中：

X为C或Si；

A为N或P；

R₁₁选自C₁-C₁₆烷基；

R₁₂选自C₁-C₁₆烷基、C₆-C₂₀未取代的芳基，或被一个或多个选自-F、C₁-C₂₀烷基、C₁-C₂₀氟烷基、-O-C₁-C₂₀烷基或-C₁-C₂₀氟烷基取代的C₆-C₂₀芳基；R₁₃选自C₁-C₁₆烷基或C₆-C₂₀芳基；

R₁₄选自C₁-C₁₆烷基、-O-C₁-C₁₆烷基、-C(=O)-O-C₁-C₁₆烷基或-O-C(=O)-C₁-C₁₆烷基；和

R₁₅选自C₁-C₁₆烷基、C₆-C₂₀未取代的芳基，或被一个或多个选自-F、C₁-C₂₀烷基、C₁-C₂₀氟烷基、-O-C₁-C₂₀烷基或-C₁-C₂₀氟烷基取代的C₆-C₂₀芳基；和

R₁₆选自C₁-C₁₆烷基、C₆-C₂₀未取代的芳基或被一个或多个选自-F、C₁-C₂₀烷基、C₁-C₂₀氟烷基、-O-C₁-C₂₀烷基或-C₁-C₂₀氟烷基取代的C₆-C₂₀芳基。

在其他实施方案中，在式1-2-3-4-5的结构中，各给体结构部分为相同的结构部分。

在其他实施方案中，在式1的结构中，各给体结构部分为相同的结构部分。

在其他实施方案中，在式2的结构中，各给体结构部分为相同的结构部分。

在其他实施方案中，在式3的结构中，各给体结构部分为相同的结构部分。

在其他实施方案中，在式4的结构中，各给体结构部分为相同的结构部分。

在其他实施方案中，在式5的结构中，各给体结构部分为相同的结构部分。

在其他实施方案中，在式6-7-8的结构中，各给体结构部分为相同的结构部分。

在其他实施方案中，在式6的结构中，各给体结构部分为相同的结构部分。

在其他实施方案中，在式7的结构中，各给体结构部分为相同的结构部分。

在其他实施方案中，在式8的结构中，各给体结构部分为相同的结构部分。

在其他实施方案中，在式9-10的结构中，各给体结构部分为相同的结构部分。

在其他实施方案中，在式9的结构中，各给体结构部分为相同的结构部分。

在其他实施方案中，在式10的结构中，各给体结构部分为相同的结构部分。

在其他实施方案中，本发明涵盖包含非聚合物型化合物的电子和光电子器件，所述化合物引入一个或多个式A基团：

式A

其中所述非聚合物型化合物为所述电子或光电子器件的活性层中的电子受体或电子给体，其中M选自硫(S)、氧(O)或N-R₁，其中R₁为H、C₁-C₃₀烷基或C₆-C₃₀芳基，要么X₁为CH且Y₁为N，要么X₁为N且Y₁为CH。在一个其中存在多于一个式A结构部分的实施方案中，各结构部分的M、X₁和Y₁独立地选择其他结构部分。在其中存在多于一个式A结构部分的另一实施方案中，各结构部分的M相同，各结构部分的X₁相同，且各结构部分的Y₁相同。

在其他实施方案中，本发明涵盖包含非聚合物型化合物的电子和光电子器件，所述非聚合物型化合物引入吡啶并噻二唑基、吡啶并二唑基或吡啶并三唑基，其中所述非聚合物型化合物为所述电子或光电子器件的活性层中的电子受体或电子给体。

在其他实施方案中，本发明涵盖使用上述化合物的电子和光电子器件。

在其他实施方案中，本发明涵盖光电子器件，如具有一般器件结构且使用上述化合物作为集光电子给体的有机太阳能电池，其包括：

1)任选涂覆于透明基材上的第一集空穴电极；

2)与所述第一电极相邻的任选层，如电子阻挡层、激子阻挡层或空穴传输层；

3)包含电子受体如有机电子受体或无机电子受体和有机非聚合物型电子给体的混合物的层，所述给体包含一种或多种选自式I、式Ia、式Ib、式Ic、式II、式IIa、式IIb、式IIc、式III、式IIIa、式IIIb、式IIIc、式IIId、式IV-V、式IV、式IVa、式IVb、式V、式Va、式Vb、式VI-VII、式VI、式VIa、式VIb、式VII、式VIIa、式VIIb、式1-2-3-4-5、式1、式2、式3、式4、式5、式6-7-8、式6、式7、式8、式9-10、式9或式10的化合物；

4)任选层，如空穴阻挡层、激子阻挡层或电子传输层；和

5)第二集电子电极。

在其他实施方案中，本发明涵盖光电子器件，如具有一般器件结构且使用上述化合物作为集光电子受体的有机太阳能电池，其包括：

1)任选涂覆于透明基材上的第一集空穴电极；

3)包含电子给体如有机电子给体或无机电子给体和有机非聚合物型电子受体物质的混合物的层，其中所述有机非聚合物型电子受体物质选自式I、式Ia、式Ib、式Ic、式II、式IIa、式IIb、式IIc、式III、式IIIa、式IIIb、式IIIc、式IIId、式IV-V、式IV、式IVa、式IVb、式V、式Va、式Vb、式VI-VII、式VI、式VIa、式VIb、式VII、式VIIa、式VIIb、式1-2-3-4-5、式1、式2、式3、式4、式5、式6-7-8、式6、式7、式8、式9-10、式9或式10；

4)任选层，如空穴阻挡层、激子阻挡层或电子传输层；和

5)第二集电子电极。

在其他实施方案中，本发明涵盖器件，如具有一般器件结构且使用上述化合物作为空穴传输介质的有机场效晶体管，其包括：

1)介电基材；在一个实施方案中，该介电基材为Si/SiO₂；

2)与所述介电基材相邻的任选层，其用于改性电介质的表面能和/或促进活性层的沉积；

3)包含有机非聚合物型空穴传输物质的活性层，所述传输物质选自式I、式Ia、式Ib、式Ic、式II、式IIa、式IIb、式IIc、式III、式IIIa、式IIIb、式IIIc、式IIId、式IV-V、式IV、式IVa、式IVb、式V、式Va、式Vb、式VI-VII、式VI、式VIa、式VIb、式VII、式VIIa、式VIIb、式1-2-3-4-5、式1、式2、式3、式4、式5、式6-7-8、式6、式7、式8、式9-10、式9或式10；和

4)用于促进电荷注入和收集的金属电极。

在其他实施方案中，本发明涵盖器件，如具有一般器件结构且使用上述化合物作为电子传输介质的有机场效晶体管，其包括：

1)介电基材；在一个实施方案中，该介电基材为Si/SiO₂；

4)用于促进电荷注入和收集的金属电极。

附图简介

图1显示了处于CHCl₃溶液中的化合物101的UV-VIS-NIR吸收谱以及由CHCl₃溶液浇铸的化合物101的膜的UV-VIS-NIR吸收谱。

图2显示了处于CHCl₃溶液中的化合物102的UV-VIS-NIR吸收谱以及由CHCl₃溶液浇铸的化合物102的膜的UV-VIS-NIR吸收谱。

图3显示了处于CHCl₃溶液中的化合物103的UV-VIS-NIR吸收谱以及由CHCl₃溶液浇铸的化合物103的膜的UV-VIS-NIR吸收谱。

图4显示了处于CHCl₃溶液中的化合物104的UV-VIS-NIR吸收谱以及由CHCl₃溶液浇铸的化合物104的膜的UV-VIS-NIR吸收谱。

图5显示了处于CHCl₃溶液中的化合物105的UV-VIS-NIR吸收谱以及由CHCl₃溶液浇铸的化合物105的膜的UV-VIS-NIR吸收谱。

图6显示了处于CHCl₃溶液中的化合物106的UV-VIS-NIR吸收谱以及由CHCl₃溶液浇铸的化合物106的膜的UV-VIS-NIR吸收谱。

图7显示了处于CHCl₃溶液中的化合物107的UV-VIS-NIR吸收谱以及由CHCl₃溶液浇铸的化合物107的膜的UV-VIS-NIR吸收谱。

图8显示了处于CHCl₃溶液中的化合物108的UV-VIS-NIR吸收谱以及由CHCl₃溶液浇铸的化合物108的膜的UV-VIS-NIR吸收谱。

图9显示了处于CHCl₃溶液中的化合物109的UV-VIS-NIR吸收谱以及由CHCl₃溶液浇铸的化合物109的膜的UV-VIS-NIR吸收谱。

图10显示了处于CHCl₃溶液中的化合物110的UV-VIS-NIR吸收谱以及由CHCl₃溶液浇铸的化合物110的膜的UV-VIS-NIR吸收谱。

图11显示了处于CHCl₃溶液中的化合物111的UV-VIS-NIR吸收谱以及由CHCl₃溶液浇铸的化合物111的膜的UV-VIS-NIR吸收谱。

图12显示了处于CHCl₃溶液中的化合物112的UV-VIS-NIR吸收谱以及由CHCl₃溶液浇铸的化合物112的膜的UV-VIS-NIR吸收谱。

图13显示了处于CHCl₃溶液中的化合物113的UV-VIS-NIR吸收谱以及由CHCl₃溶液浇铸的化合物113的膜的UV-VIS-NIR吸收谱。

图14显示了处于CHCl₃溶液中的化合物114的UV-VIS-NIR吸收谱以及由CHCl₃溶液浇铸的化合物114的膜的UV-VIS-NIR吸收谱。

图15显示了处于CHCl₃溶液中的化合物115的UV-VIS-NIR吸收谱以及由CHCl₃溶液浇铸的化合物115的膜的UV-VIS-NIR吸收谱。

图16显示了处于CHCl₃溶液中的化合物116的UV-VIS-NIR吸收谱以及由CHCl₃溶液浇铸的化合物116的膜的UV-VIS-NIR吸收谱。

图17显示了HOMO-LUMO能级图。

图18显示了使用化合物103的有机太阳能电池器件的能级。

图19显示了用化合物103制备的太阳能电池的数据。活性层厚度=75nm。浇铸器件。

图20显示了用化合物103制备的太阳能电池的数据。活性层厚度=75nm。热退火器件。

图21显示了用化合物103制备的太阳能电池的数据。活性层厚度=85nm。浇铸器件。

图22显示了用化合物103制备的太阳能电池的数据。活性层厚度=85nm。热退火器件。

图23显示了用化合物103制备的太阳能电池的数据。活性层厚度=105nm。浇铸器件。

图24显示了用化合物103制备的太阳能电池的数据。活性层厚度=105nm。热退火器件。

图25显示了用化合物103制备的额外太阳能电池的数据(电流-电压曲线)。

图26显示了用化合物103制备的其他太阳能电池的数据(EQE谱)。

图27显示了103:PC₇₁BM混合物膜的数据。

发明详述

定义

“烷基”旨在涵盖具有所述碳原子数或者如果没有描述数目，则具有1-16个碳原子的饱和直链、支化、环状，或直链和/或支化和/或环状的组合的烃链和/或环。

“烯基”旨在涵盖具有至少一个碳-碳双键且具有所述碳原子数或者如果没有描述数目，则具有2-16个碳原子的直链、支化、环状，或直链和/或支化和/或环状组合的烃链和/或环。

“炔基”旨在涵盖具有至少一个碳-碳三键且具有所述碳原子数或者如果没有描述数目，则具有2-19个碳原子，优选2-16个碳原子的直链、支化、环状，或直链和/或支化和/或环状组合的烃链和/或环。

“氟烷基”是指其中烷基的至少一个氢被氟取代基代替的烷基。

“芳基”定义为任选取代的芳环体系。芳基包括含有具体所述碳原子数或者如果没有描述数目，则含有6-30个碳原子的单环芳环、多芳环体系和多环芳环体系。在其他实施方案中，芳基可含有6-20个碳原子，6-12个碳原子或6-10个碳原子。在其他实施方案中，芳基可为未取代的。

“杂芳基”定义为任选取代的芳环体系。杂芳基含有所述数目的碳原子和一个或多个杂原子(如1-6个杂原子，或1-3个杂原子)，其中杂原子包括但不限于氧、氮、硫和磷。在其他实施方案中，杂芳基可含有6-20个碳原子和1-4个杂原子，6-12个碳原子和1-3个杂原子，6-10个碳原子和1-3个杂原子或者3-6个碳原子和1-3个杂原子。在其他实施方案中，杂芳基可为未取代的。

本文的“聚合物”或“聚合物分子”定义为含有至少8个重复单元的结构。“非聚合物型”分子为含有7或更少重复单元的分子。因此，就本发明公开内容而言，单体、二聚体、三聚体、四聚体、五聚体、六聚体和七聚体为非聚合物型分子。就本发明公开内容而言，重复单元的间断重新设定了次级单元的数量，因此，例如对下式6的分子而言：

其中当n为5时，所述分子视为具有两个独立的5个次级单元的片段，即其包含两个噻吩五聚体，且不视为噻吩的十聚体或具有10个次级单元的聚合物。

非聚合物型分子通常具有离散的分子量，而聚合物分子由于聚合过程中引入生长链中的单体数量不同而通常具有分子量分布。因此，在一个实施方案中，非聚合物型分子制剂的特征在于所述分子类别的约90%，优选95%，更优选98%，仍更优选99%的具有单一分子量(其中由于不同同位素如氢、氘、碳-12、碳-13等，分子量仅为同位素变动的平均值)。相反，聚合物分子制剂由于最终合物中的不同数量单体而通常具有分子量分布，其中分子量为存在于给定制剂中的各聚合物的平均值(以数均分子量或重均分子量测量)。

小分子发色团

本发明提供了制备的光电子器件的若干优点。所述有机材料为非聚合物，从而使得合成和提纯生产商比有机聚合物更具有可重复性。不同于聚合物，所述有机材料为离散的单分散小分子，这使得能知晓并复制其精确结构。包含吡啶并噻二唑(PT，[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶)有机结构的有机小分子发色团的合成容易。PT有机结构的制备可参见M.Leclerc等，American Chemical Society，2008，130，732。有芳族骨架中的氮原子所诱导的PT结构的非对称性使得容易对PT结构进行单官能化，省去了通常与对称结构有关的许多合成步骤和提纯程序。本文所述的有机小分子发色团具有较平面的结构，从而获得良好的发色团间相互作用，这有助于电荷转移和传输。

吡啶并噻二唑(PT，[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶)化合物的电子性能是有利的。吡啶并噻二唑(PT，[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶)有机结构具有理想的电子亲和势。基于该单元的给体-受体有机材料具有有利的前沿分子轨道能级(HOMO和LUMO)以接受并传输空穴和电子。所述有机小分子发色团还具有有利的前沿分子轨道能级(HOMO和LUMO)以用作有机太阳能电池器件中的给电子材料，且具有富勒烯、亚甲基富勒烯、萘嵌苯二酰亚胺或相关的π-共轭有机电子受体。此外，所述有机小分子发色团具有有利的前沿分子轨道能级(HOMO和LUMO)以用作有机太阳能电池器件中的电子受体材料和噻吩或苯基基π-共轭有机电子给体。

吡啶并噻二唑(PT，[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶)化合物的光学性能也非常好。所述有机小分子发色团具有吸收紫外、可见光和近红外辐射的宽吸收谱。所述有机小分子发色团的吸收谱与地球太阳光谱有利地光谱重叠，从而使得其对有机太阳能电池而言为优异的集光材料。

由于所述有机小分子发色团在许多常规有机溶剂中具有良好的溶解性，所述化合物还可容易地在溶液中处理。这允许在光电子器件的制备过程使用溶液加工。

尽管溶液加工由于其易于操作和低成本而是优选的，对PT、PO或P3N分子或者所述分子与适用于该方法(如真空沉积、物理气相沉积、化学气相沉积)的其他组分的混合物而言，也可使用气相沉积。

器件结构、材料和制造

在一个实施方案中，本发明的光电子器件包括如下层：

a)任选涂覆于透明基材上的第一集空穴电极；

b)与所述第一电极相邻的任选层，如电子阻挡层、激子阻挡层或空穴传输层；

c)包含通式I-VII的电子给体和电子受体的混合物(给体:受体)的层；

d)任选层，如空穴阻挡层、激子阻挡层或电子传输层；和

e)第二集电子电极。

第一电极通常可为透明的以使光进入器件中，然而，在一些实施方案中，第二电极可为透明的。在一些实施方案中，两个电极均为透明的。

通常将第一电极(层“a”)沉积于基材上，随后通过沉积层“b”(如果存在)、“c”、“d”(如果存在)和“e”而制造所述器件。然而，也可将第二电极“e”沉积于基材上，随后沉积层“d”(如果存在)、“c”、“b”(如果存在)和“a”。

在另一实施方案中，本发明的光电子器件包括如下层：

a)涂覆于透明基材上的氧化铟锡(ITO)(第一电极)，其中所述透明基材可为玻璃、塑料或任何与ITO相容的其他透明材料；

b)聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)或电子阻挡、激子阻挡或空穴传输金属氧化物，包括但不限于MoO3，

c)通式I-VII的给电子发色团和电子受体的混合物(给体:受体)，和

e)金属电极(第二电极)；其中上述实施方案不存在层(d)。

通常将第一电极(层“a”)沉积于基材上，随后通过沉积层“b”、“c”和“e”而制造所述器件。然而，也可将第二电极“e”沉积于基材上，随后沉积层“c”、“b”和“a”。

所述PT、PO或P3N电子给体或电子受体可用于叠层太阳能电池中，如US2009/0126779所公开的那些。叠层太阳能电池以使得未被第一太阳能电池吸收的光通入第二太阳能电池的方式排列，其中所述第二太阳能电池通常具有比第一太阳能电池更小的带隙从而吸收不能被第一太阳能电池有用地吸收的电磁辐射。

可将钝化层，如US2007/0221926和US2007/0169816中所公开的那些引入使用PT、PO或P3N电子给体或电子受体的器件中。

还可将光学隔离层，如US2006/0292736中所公开的那些用于使用PT、PO或P3N电子给体或电子受体的器件中。

在一种其中光通过透明的第一电极(如ITO涂覆的玻璃)的构型中，光被给体:受体混合物吸收，这导致电荷分离并使电荷迁移至电极，从而产生可用的电位。

所述第一电极可由诸如氧化铟锡、氧化铟镁、氧化镉锡、氧化锡、铝或铟掺杂的氧化锌、金、银、镍、钯和铂的材料制成。所述第一电极优选具有高功函(4.3eV或更高)。所述第一电极优选是透明的。

与所述第一电极相邻的任选层优选为聚苯乙烯磺酸掺杂的聚乙撑二氧噻吩(PEDOT:PSS)。可使用其他空穴传输材料，如聚苯胺(具有合适的掺杂剂)或N,N′-二苯基-N,N′-双(3-甲基苯基)[1,1′-联苯基]-4,4′-二胺(TPD)、氧化镍。可使用电子阻挡、激子阻挡或空穴传输金属氧化物如MoO₃、MoO_3-x、V₂O_5-x、NiO、Ta₂O₅、Ag₂O、CuO、Cu₂O、CrO_3-x和WO₃(其中x为0.01-0.99，更优选为0.1-0.9)作为空穴传输电极和活性层之间的材料。其他合适的材料描述于Greiner，Mark T.等，“Universal energy-level alignment of molecules onmetal oxides”，Nature Materials，DOI：10.1038/NMAT3159(2011年11月6日)中。

一种制备所述光电子器件的方法如下：使用标准程序由市售氧化铟锡涂覆的玻璃和聚苯乙烯磺酸掺杂的聚乙撑二氧噻吩制备导电透明基材。制备包含给体和受体材料的混合物的溶液，其中给体与受体之比为1:99-99:1质量份，更优选为3:7-7:3质量份。所述溶液的总浓度可为0.1-100mg/mL的范围，但优选为10-30mg/mL。在本发明的一个实施方案中，使用溶解度在有机溶剂中为至少约0.1mg/mL，在有机溶剂中为1mg/mL，有机溶剂中为5mg/mL、10mg/mL，在有机溶剂中为30mg/mL或者有机溶剂中为100mg/mL的PT、PO或P3N非聚合物型分子。所述有机溶剂可选自氯仿、甲苯、氯苯、二氯甲烷、四氢呋喃或二硫化碳。

所述电子受体优选为[6,6]-苯基C61-丁酸甲酯(PCBM)，但可为不同的富勒烯(包括但不限于C71-PCBM)、四氰代二甲基苯醌、2-乙烯基-4,5-二氰基咪唑(vinazene)、苝四甲酸二酐、苝四甲酸二酰亚胺、二唑、碳纳米管或任何其他有机电子受体，如US2008/0315187中所述那些化合物。

在其他实施方案中，所述电子受体为选自TiO₂(二氧化钛)、TiO_x(低价氧化钛，其中x<2)和ZnO(氧化锌)的无机受体。二氧化钛可为锐钛矿、金红石或为无定形的。二氧化钛层可通过沉积溶胶-凝胶前体溶液，例如通过旋转铸造或刮刀涂覆并在约300-500°C的温度下烧结而制备。当使用无机层时，上述光电子器件的组件(c)可由通式I-VII的给电子发色团的层和无机电子受体层构成。或者，可将所述无机材料分散于给电子发色团中以形成单层。用于太阳能电池中的TiO₂的制备描述于Brian O'Regan 和MichaelNature 353:737(1991)以及Serap Günes等，2008 Nanotechnology19 424009中。

当使用其中x<2的式TiO_x低价氧化钛时，x优选为1<x<1.98、1.1<x<1.9、1.2<x<1.8或1.3<x<1.8。在式TiO_x中，X可<2、<1.98、<1.9、<1.8、<1.7或<1.6。

有用的溶剂包括氯仿、甲苯、氯苯、二氯甲烷、四氢呋喃和二硫化碳。然而，所用的溶剂可为能溶解或部分溶解给体和受体材料中且具有非零蒸气压的任何溶剂。

给体和受体溶液通过旋转铸造、刮刀涂覆、喷墨印刷、辊对辊涂覆、槽染涂覆(slot-dye coating)、凹版涂覆或者能获得膜厚为10-1000nm，更优选50-150nm的给体-受体混合物连续膜的任何方法沉积。

在某些实施方案中，给体和受体层由包含溶剂和所述电子给体和电子受体的溶液浇铸。所述溶剂可包括氯仿、噻吩、三氯乙烯、氯苯、二硫化碳、上述任意溶剂的混合物或能溶解所述给体和受体有机小分子二者的任意溶剂或溶剂混合物。所述溶剂还可包含加工添加剂，如美国公开专利申请2009/0032808、2008/0315187或2009/0108255中所公开的那些。例如，可将1,8-二碘辛烷(DIO)以0.1-10体积%的量添加至溶剂/给体/受体混合物中。可将所述添加剂，如2%DIO添加至用于浇铸给体/受体层的任意有机溶剂如氯仿中。所述溶剂还可包含掺杂剂，如三氧化钼(MoO₃)。例如，可将MoO₃以0.1-10体积%的量添加至溶剂/给体/受体混合物中。

可任选在所述给体-受体膜上沉积额外的材料层(即与第二电极相邻的层)以阻挡空穴或激子、起光缓存作用或者有利于所述器件的电特性。2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉可起空穴阻挡或激子阻挡材料的作用，而4,4′,4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺和聚乙撑二氧噻吩可起激子阻挡材料的作用。可用于第二电极与活性层之间的其他材料为低价氧化钛、ZnO、Cs₂CO₃和ZrO₃。适用的其他材料描述于Greiner，Mark T.等，“Universal energy-level alignment of molecules on metal oxide”，NatureMaterials，DOI：10.1038/NMAT3159(2011年11月6日)中。

最后，在所述结构上通过热蒸发、溅射、印刷、层压或一些其他方法沉积电极，如金属电极。也可将导电金属氧化物如氧化铟锡、氧化锌或氧化镉用作电极以及导电性有机材料，如包含石墨烯的电极。对金属电极而言，所述金属优选为铝、银或镁，但也可为任意金属。也可使用纳米线，如银纳米线。如果需要透明电极，则也可使用非常薄的金属片。在一些实施方案中，在金属电极蒸发之前和/或之后将所述器件退火。

空穴和电子迁移率为本体异质结太阳能电池制造/工作中需考虑的重要参数。为了优化器件性能，希望两种载流子迁移率达成平衡。优选地，电子和空穴迁移率二者均为10^-4cm²/Vs数量级或更高。更优选地，电子迁移率为10^-3cm²/Vs数量级或更高。在一些实施方案中，电子迁移率为10^-4cm²/Vs数量级或更高，而空穴迁移率为10^-8cm²/Vs至10^-4cm²/Vs或更高。在其他实施方案中，电子迁移率为10^-3cm²/Vs数量级或更高，而空穴迁移率为10^-8cm²/Vs至10^-4cm²/Vs或更高。

本发明的光电子器件具有优异的光伏性能。在一些实施方案中，功率转换效率为至少0.5%，至少1.0%，至少2.0%或至少3.0%。在一些实施方案中，短路电流密度大于3.0mA/cm²，优选大于8mA/cm²。在一些实施方案中，开路电压为0.3-1.0V或更高。在一些实施方案中，所述器件在300-800nm之间显示出约35%的外量子效率。

给体:受体膜的形貌性能可使用原子力显微镜或其他表面敏感技术测量。优选地，所述膜具有小于1.0nm，更优选小于0.5nm的均方根表面粗糙度。

就使用倒置器件结构的器件的实施方案而言，第一电极可包含Au或具有功函高于第二电极功函的其他材料，而第二电极可包含使用3-氨基丙基三甲氧基硅氧烷的自组装单层或功函低于第一电极功函的其他材料改性的ITO基材。

实施例

一般实验程序

一般数据：制备在操作台面上或在干燥、无O₂的N₂气氛下使用Schlenk线技术和真空气氛惰性气氛手套箱进行。在钠/二苯甲酮上干燥溶剂(甲苯、二甲苯)，在真空下蒸馏并在分子筛上储存。溶剂(氯仿)经氢化钙干燥，在真空下蒸馏并在分子筛上储存。分子筛购自Aldrich Chemical Company且在使用前在140℃下真空干燥24小时。氘代溶剂经CaH₂(CDCl₃)干燥。所有反应物和试剂均为市售的且除非另有说明，均原样使用。

材料：化合物5,5’-双(三甲基甲锡烷基)-3,3’-二-2-乙基己基硅烯-2,2’-二噻吩{DTS(SnMe₃)₂}(Hou，J.H.；Chen，H.Y.；Zhang，S.Q.；Li，G.；Yang，Y.，Journal of theAmerican Chemical Society2008，130，16144-16145)和5'-己基-2,2'-二噻吩-5-三甲基锡烷(Parab，K.；Venkatasubbaiah，K.；Jakle，F.，Journal of the American ChemicalSociety2006，128，12879-12885)通过类似于文献中所报道的那些方法制备。化合物5,5’-二溴-3,3’-二-2-乙基己基硅烯-2,2’-二噻吩(DTS-Br₂)和4,7-二溴吡啶并[2,1,3]噻二唑(PTBr₂)购自Luminescence Technology Corp.(Lumtec)并原样使用。

NMR：除非另有说明，在25℃下于Bruker Avance-500MHz分光光度计上记录¹H和¹³C核磁共振(NMR)光谱。¹H和¹³C NMR光谱参比SiMe₄并使用给定溶剂的残留溶剂峰杂质。化学位移以ppm计且偶合常数作为绝对值以Hz计。结束DEPT、¹H-¹H和¹H-¹³C的关联实验以确定碳原子的归属。¹H-¹H NOE实验在0.8秒的混合时间下进行。

UV-vis-近IR：除非另有说明，在室温下使用Beckman Coulter DU800型或PerkinElmer Lambda750分光光度计记录UV-可见光谱。所有UV-vis试验溶液均在N₂气氛下流入处于Teflon封闭的1mm石英试管的CHCl₃中。通过旋涂1%(w/w)本发明化合物的溶液或者将本发明化合物与PC₇₁BM一起由CHCl₃的旋涂至石英基材上制备。

CHN：燃烧分析在University of Califolia，Santa Barbara的MSI分析实验室进行。

电化学：所有电化学测试均使用730B型CHI装置在标准三电极中进行，一个腔室结构装配有Ag/AgCl电极、Pt线和玻璃化炭黑电极(直径为3mm)，作为准参比，分别装配有对电极和工作电极。玻璃化炭黑电极用氧化铝抛光。除非另有说明，循环伏安(CV)实验在具有0.1M四丁基铵六氟磷酸盐(TBAPF₆)作为辅助电解质的无水乙腈(AcCN)溶液中以100mV/的扫描速率进行。所有电化学溶液均用干燥Ar吹扫至少15分钟以使所述体系脱氧。在这些条件下，将Fc/Fc⁺标准校正至0.48V。在室温下使用小分子于无水CHCl₃中的混合物(～3mg/mL)制备膜。通过液滴流延(drop-cast)至玻璃化炭黑电极上而制备膜以进行CV实验。

实施例1

7-溴-4-噻吩基[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶(ThPTBr)的合成：在20mL微波管中装入4,7-二溴吡啶并[2,1,3]噻二唑(PTBr₂，1.51g，5.12mmol)、2-(三丁基甲锡烷基)噻吩(Bu₃Sn-Th，1.99g，5.33mmol)、Pd(PPh₃)₄(0.050g，0.04mmol)、甲苯(10mL)并用盖密封。使用Biotage微波反应器将所述反应混合物在120℃下加热3分钟，在140℃下加热3分钟，在175℃下加热40分钟。冷却后，使残留物在用CH₂Cl₂(500mL)洗脱下通过短石英塞。真空除去所有挥发物以获得呈橙色固体状的粗产物。将所述固体在MeOH(300mL)中淤浆化，超声处理10分钟并过滤。用大量MeOH洗涤所述固体，然后真空干燥24小时。收集呈橙色固体状的产物。回收产率：920mg(60%)。¹H NMR(CD₂Cl₂)：δ8.67(dd，³J_H-H=4Hz，⁴J_H-H=1Hz1H，Th-CH)，8.63(s，1H，PT-CH)，7.64(dd，³J_H-H=4Hz，⁴J_H-H=1Hz1H，Th-CH)，7.26(dd，³J_H-H=5Hz，³J_H-H=4Hz1H，Th-CH)，¹³C{¹H}NMR(CD₂Cl₂)：156.90，148.46，147.96(s，四重峰)，146.18(s，CH)，141.65(s，四重峰)，133.09(s，CH)，131.74(s，CH)，129.57(s，CH)，108.91(s，四重峰)。C₉H₄BrN₃S₂的分析计算值：C，36.25；H，1.35；N，14.09。实测值：C，36.6；H，1.35；N，13.8%。HRMS(EI)m/z，C₁₃H₇N₃S₃(M⁺)的计算值：298.9；实测值：299。

101的合成：在20mL微波管中装入5,5’-双(三甲基甲锡烷基)-3,3’-二-2-乙基己基硅烯-2,2’-二噻吩(M_e3Sn-SD_TEH-SnM_e3，961mg，1.29mmol)、7-溴-4-噻吩基[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶(ThPTBr，770mg，2.58mmol)、Pd(PPh₃)₄(0.050g，0.04mmol)、甲苯(15mL)并用盖密封。用Biotage微波反应器将所述反应混合物在120℃下加热3分钟，在140℃下加热3分钟并在175℃下加热60分钟。冷却后，使残留物在用CHCl₃(5%E_t3N)(500mL)洗脱下通过短石英塞。真空除去所有挥发物以获得呈紫色固体状的粗产物。然后，将所述材料负载于二氧化硅上并通过快速层析使用己烷/CHCl₃(5%E_t3N)梯度提纯。在收集馏分并除去溶剂后获得紫色固体。将所述固体在MeOH(300mL)中淤浆化，超声处理10分钟并过滤。用大量MeOH洗涤所述固体，然后真空干燥24小时。收集呈紫色固体状的产物。回收产率：980mg(88%)。¹H NMR(CD₂Cl₂)：δ8.74(s，2H，PT-CH)，8.63(d，³ _JH-H=4Hz，2H Th-CH)，8.25(t，2H，SDT-CH)，7.60(d，³ _JH-H=4Hz，2HTh-CH)，7.27(dd，³ _JH-H=5Hz，³ _JH-H=4Hz2H，Th-CH)，1.59(h，³ _JH-H=6Hz，2H，CH)，1.38(m，4H，C_H2)，1.32(m，4H，C_H2)，1.25(m，8H，C_H2)，1.16(m，4H，SiC_H2)，0.86(t，³ _JH-H=8Hz，6H，C_H3)，0.83(t，³ _JH-H=8Hz，6H，C_H3)。¹³C^{1H}NMR(C_D2C_l2)：155.06，151.01，148.44，145.97，142.57(s，四重峰)，140.42(s，CH)，139.02，132.07(s，CH)，131.79(s，SDT-CH)，130.81(s，CH)，129.37(s，CH)，121.39(s，四重峰)，36.70(s，CH)，36.40(s，SiC_H2)，29.59(s，2xC_H2)，23.62(s，C_H2)，18.28(s，C_H2)，14.54(s，C_H3)，11.24(s，C_H3)。C₄₂H₄₄N₆S₆Si的分析计算值：C，59.12；H，5.20；N，9.85。实测值：C，59.0；H，4.31；N，9.32%。HRMS(EI)m/z，C₄₂H₄₄N₆S₆Si(M⁺)的计算值：852；实测值：852。吸收：(CHC_l3)λ_最大=582nm，λ_起始=678nm。(浇铸膜)λ_最大=604，652nm，λ_起始=736nm。

101的CHCl₃溶液和由CHCl₃溶液浇铸的101膜的UV-VIS-NIR吸收光谱示于图1中。

实施例2

7-溴-4-(5-己基噻吩-2-基)-[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶(HexThPTBr)的合成：在N₂填充的手套箱中，在20mL玻璃管中装入4,7-二溴吡啶并[2,1,3]噻二唑(PTBr₂，1.41g，4.78mmol)、(5-己基噻吩-2-基)三甲基锡烷(1.58g，4.78mmol)、Pd(PPh₃)₄(0.025g，0.02mmol)、甲苯(15mL)，并用盖密封。用Biotage微波反应器将所述反应混合物在120℃下加热3分钟，在140℃下加热3分钟并在175℃下加热30分钟。冷却后，使残留物在用CHCl₃(5%Et₃N)(500mL)洗脱下通过短石英塞。真空除去所有挥发物以获得呈红色粘性固体状的粗产物。添加MeOH(100mL)并将所述混合物超声处理5分钟，随后真空除去MeOH。然后将所述产物在MeOH(200mL)中淤浆化，过滤，用MeOH(200mL)洗涤，并在高真空下干燥24小时。收集呈红色固体状的产物。回收产率：1.7mg(94%)。¹H NMR(CDCl₃)：δ8.62(s，1H，PT-CH)，8.51(d，1H，³J_H-H=5Hz，Th-CH)，6.94(d，1H，³J_H-H=5Hz，Th-CH)，2.90(t，2H，³J_H-H=8Hz，Th-CH₂)，1.71(tt，2H，³J_H-H=8Hz，CH₂)，1.42(br m，2H，CH₂)，1.33(br m，4H，CH₂)，0.90(m，3H，，³J_H-H=8Hz，CH₃)。¹³C{¹H}NMR(CDCl₃)：156.31，153.21，147.92，147.65(s，四重峰)，145.82(s，CH)，138.19(s，四重峰)，133.15，126.56(s，CH)，107.48(s，四重峰)，31.53(s，CH₂)，31.36(s，CH₂)，30.58(s，CH₂)，28.75(s，CH₂)，22.54(s，CH₂)，14.05(s，CH₃)。C₁₅H₁₆BrN₃S₂的分析计算值：C，47.12；H，4.22；N，10.99。实测值：C，47.4；H，4.03；N，10.6%。

102的合成：在N₂填充的手套箱中，在20mL微波管中装入5,5’-双(三甲基甲锡烷基)-3,3’-二-2-乙基己基硅烯-2,2’-二噻吩(Me₃Sn-SDT_EH-SnMe₃，510mg，0.68mmol)、7-溴-4-(5-己基噻吩-2-基)-[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶(HexThPTBr，574mg，1.50mmol)、Pd(PPh₃)₄(0.025g，0.02mmol)、甲苯(15mL)，并用盖密封。用Biotage微波反应器将所述反应混合物在120℃下加热3分钟，在140℃下加热3分钟并在175℃下加热120分钟。冷却后，使残留物在用CHCl₃(5%E_t3N)(500mL)洗脱下通过短石英塞。真空除去所有挥发物以获得呈紫色固体状的粗产物。然后将所述材料负载于二氧化硅上并通过快速层析使用己烷/CHCl₃(5%E_t3N)梯度提纯。在收集馏分并除去溶剂后，获得紫色固体。通过二氧化硅柱层析提纯两次。将所述固体在MeOH(300mL)中淤浆化，超声处理10分钟并过滤。用大量MeOH洗涤所述固体，然后真空干燥24小时。收集呈紫色固体状的产物。回收产率：562mg(80%)。¹H NMR(CDCl₃)：δ8.70(s，2H，PT-CH)，8.43(d，³J_H-H=5Hz，2H，Th-CH)，8.18(t，2H，SDT-CH)，6.93(d，³J_H-H=5Hz，2H，Th-CH)，2.92(t，³J_H-H=7Hz，4H Th-CH₂)，1.79(tt，³J_H-H=7Hz，4H，CH₂)，1.59(brm，2H，CH)，1.44(br m，4H，CH₂)，1.35(m，14H，CH₂)，1.25(m，8H，CH₂)，1.19-1.08(m，4H，SiCH₂)，0.92(m，6H，CH₃)，0.88-0.83(m，12H，CH₃)。¹³C{¹H}NMR(CDCl₃)：154.51，152.09，150.27，147.90，145.05(s，四重峰)，140.09(s，CH)，139.23，138.53(s，四重峰)，132.03(s，CH)，130.88(s，CH)，126.40(s，CH)，120.22(s，四重峰)，36.08(s，CH)，35.83(s，CH₂)，31.61(s，SiCH₂)，31.45(s，CH₂)，30.62(s，ThCH₂)，29.05(s，CH₂)，28.98(s，CH₂)，28.83(s，CH₂)，23.08(s，CH₂)，22.60(s，CH₂)，17.79(s，CH₂)，14.24(s，CH₃)，14.10(s，CH₃)，10.89(s，CH₃)。C₅₄H₆₈N₆S₆Si的分析计算值：C，63.48；H，6.71；N，8.23。实测值：C，63.5；H，6.65；N，8.20%。吸收：(CHCl₃)λ_最大=600nm，λ_起始=700nm。(浇铸膜)λ_最大=620，670nm，λ_起始=760nm。

102的CHCl₃溶液和由CHCl₃溶液浇铸的102膜的UV-VIS-NIR吸收光谱示于图2中。

实施例3

7-溴-4-(5-(5-己基噻吩-2-基)噻吩-2-基)-[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶(HexThThPTBr)的合成：Suzuki：在N₂填充的手套箱中，在20mL玻璃管中装入4,7-二溴吡啶并[2,1,3]噻二唑(PTBr₂，550mg，1.86mmol)、Na₂CO₃(1g)、Pd(PPh₃)₄(0.050g，0.04mmol)、无水THF(10mL)，并用盖密封。在Ar下向该混合物中添加脱气的去离子水(5mL)并将所述混合物搅拌5分钟。将处于无水THF(5mL)中的5'-己基-2,2'-二噻吩-5-硼酸频哪醇酯(773mg，2.05mmol)添加至所述反应混合物中，随后用Ar吹扫5分钟。将所述反应混合物加热至90℃，并剧烈搅拌16小时。冷却后，将所述反应混合物倾入500mL1:1MeOH/H₂O溶液中并搅拌20分钟。通过过滤收集形成的沉淀并用500mL2:1MeOH/H₂O溶液和100mL MeOH洗涤。粗产物通过用己烷/CHCl₃梯度洗脱的快速层析提纯。在收集馏分并除去溶剂后，将所得红色固体在高真空下干燥48小时。收集呈红色固体状的产物。回收产率：555mg(65%)。Stille：在N₂填充的手套箱中，在5mL玻璃管中装入4,7-二溴吡啶并[2,1,3]噻二唑(PTBr₂，550mg，1.86mmol)、5'-己基-2,2'-二噻吩-5-三甲基锡烷(770mg，1.86mmol)、Pd(PPh₃)₄(0.025g，0.02mmol)、甲苯(4mL)，并用盖密封。用Biotage微波反应器将所述反应混合物在120℃下加热3分钟，在140℃下加热3分钟并在175℃下加热25分钟。冷却后，使残留物在用CHCl₃(5%Et₃N)(500mL)洗脱下通过短石英塞。真空除去所有挥发物以获得呈红色固体状的粗产物。将所述产物在MeOH(200mL)中淤浆化，过滤，用MeOH(200mL)洗涤，并在高真空下干燥24小时。收集呈红色固体状的产物。回收产率：750mg(87%)。¹H NMR(CDCl₃)：δ8.62(s，1H，PT-CH)，8.56(d，1H，³J_H-H=5Hz，Th-CH)，7.21(m，1H，Th-CH)，7.17(m，1H，Th-CH)，6.74(m，1H，Th-CH)，2.83(d，2H，³J_H-H=8Hz，Th-CH₂)，1.71(m，2H，CH₂)，1.41(m，2H，CH₂)，1.33(m，4H，CH₂)，0.92(m，3H，CH₃)。¹³C{¹H}NMR(CDCl₃)：147.44，147.26(s，四重峰)，145.85(s，CH)，143.86，138.48，134.32(s，四重峰)，133.79(s，CH)，128.63(s，四重峰)，125.00，124.58(s，CH)，124.07(s，四重峰)，31.57(s，CH₂)，31.52(s，CH₂)，30.30(s，CH₂)，28.80(s，CH₂)，22.61(s，CH₂)，14.12(s，CH₃)。C₁₉H₁₈BrN₃S₃的分析计算值：C，49.13；H，3.91；N，9.05。实测值：C，48.8；H，3.60；N，9.01%

103的合成：在N₂填充的手套箱中，在20mL微波管中装入5,5’-双(三甲基甲锡烷基)-3,3’-二-2-乙基己基硅烯-2,2’-二噻吩(Me₃Sn-SDT_EH-SnMe₃，617mg，0.83mmol)、7-溴-4-(5-(5-己基噻吩-2-基)噻吩-2-基)-[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶(HexThThPTBr，770mg，1.66mmol)、Pd(PPh₃)₄(0.025g，0.02mmol)、甲苯(15mL)，并用盖密封。用Biotage微波反应器将所述反应混合物在120℃下加热3分钟，在140℃下加热3分钟并在175℃下加热120分钟。冷却后，使残留物在用CHC_l3(5%E_t3N)(500mL)洗脱下通过短石英塞。真空除去所有挥发物以获得呈紫色固体状的粗产物。然后将所述材料负载于二氧化硅上并通过快速层析使用己烷/CHCl₃(5%E_t3N)梯度提纯。在收集馏分并除去溶剂后获得紫色固体。通过二氧化硅柱层析提纯两次。将所述固体在MeOH(300mL)中淤浆化，超声处理10分钟并过滤。用大量MeOH洗涤所述固体，然后真空干燥24小时。收集呈紫色固体状的产物。回收产率：70mg(71%)。¹H NMR(CDCl₃)：δ8.79(s，2H，PT-CH)，8.55(d，³J_H-H=5Hz，2H，Th-CH)，8.17(t，2H，SDT-CH)，7.23(d，³J_H-H=5Hz，2H Th-CH)，7.20(d，³J_H-H=5Hz，2H Th-CH)，6.75(m，2H，Th-CH)，2.84(t，³J_H-H=7Hz，4H Th-CH₂)，1.74(h，³J_H-H=6Hz，4H，CH)，1.60(m，2H，CH)，1.43(m，4H，CH₂)，1.31(m，14H，CH₂)，1.24(m，10H，CH₂)，1.13(m，4H，SiCH₂)，0.92(m，6H，CH₃)，0.85(m，12H，CH₃)。¹³C{¹H}NMR(CDCl₃)：154.55，150.50，148.03，146.99，145.19，142.82(s，四重峰)，140.17(s，CH)，139.66，138.58，134.62(s，四重峰)，132.70(s，CH)，130.87(s，CH)，125.22(s，CH)，124.66(s，CH)，124.60(s，CH)，120.47(s，四重峰)，36.05(s，CH)，35.79(s，CH₂)，31.57(s，SiCH₂)，31.54(s，CH₂)，30.29(s，ThCH₂)，29.02(s，CH₂)，28.99(s，CH₂)，28.78(s，CH₂)，23.05(s，CH₂)，22.58(s，CH₂)，17.75(s，CH₂)，14.21(s，CH₃)，14.08(s，CH₃)，10.87(s，CH₃)。C₆₂H₇₂N₆S₈Si的分析计算值：C，62.79；H，6.12；N，7.09。实测值：C，62.5；H，6.00；N，7.05%。HRMS(EI)m/z，C₆₂H₇₂N₆S₈Si(M⁺)的计算值：1184；实测值：1184。吸收值：(CHCl₃)λ_最大=625nm，λ_起始=725nm，ε=35000cm^-1M^-1。(浇铸膜)λ_最大=655，710nm，λ_起始=795nm。

103的CHCl₃溶液和由CHCl₃溶液浇铸的103膜的UV-VIS-NIR吸收光谱示于图3中。

实施例4

7-溴-4-(5-(5-(5-己基噻吩-2-基)噻吩-2-基)噻吩-2-基)-[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶(HexThThThPTBr)的合成：Suzuki：在N₂填充的手套箱中，在20mL玻璃管中装入4,7-二溴吡啶并[2,1,3]噻二唑(PTBr₂，470mg，1.59mmol)、Na₂CO₃(1g)、Pd(PPh₃)₄(0.050g，0.04mmol)、无水THF(10mL)，并用盖密封。在Ar下向该混合物中添加脱气的去离子水(5mL)并将所述混合物搅拌5分钟。将处于无水THF(5mL)中的5'-己基-2,2',2’’-三噻吩-5-硼酸频哪醇酯(729mg，1.59mmol)添加至所述反应混合中，随后用Ar吹扫5分钟。将所述反应混合物加热至90℃，并剧烈搅拌16小时。冷却后，将所述反应混合物倾入500mL1:1MeOH/H₂O溶液中并搅拌20分钟。通过过滤收集所形成的沉淀并用500mL2:1MeOH/H₂O溶液和100mL MeOH洗涤。所述粗产物通过快速层析用己烷/CH₂Cl₂梯度洗脱提纯。在收集馏分并除去溶剂后，将所得红色固体在高真空下干燥48小时。收集呈红色固体状的产物。回收产率：400mg(46%)。Stille：在N₂填充的手套箱中，在5mL玻璃管中装入4,7-二溴吡啶并[2,1,3]噻二唑(PTBr₂，197mg，0.67mmol)、5'-己基-2,2'2-三噻吩-5-三甲基锡烷(330mg，0.067mmol)、Pd(PPh₃)₄(0.025g，0.02mmol)、甲苯(4mL)，并用盖密封。用Biotage微波反应器将所述反应混合物在120℃下加热3分钟，在140℃下加热3分钟并在175℃下加热60分钟。冷却后，使残留物在用CHCl₃(5%Et₃N)(500mL)洗脱下通过短石英塞。真空除去所有挥发物以获得呈红色固体状的粗产物。将所述产物在MeOH(200mL)中淤浆化，过滤，用MeOH(200mL)洗涤，并在高真空下干燥24小时。收集呈红色固体状的产物。回收产率：310mg(85%)。¹H NMR(CDCl₃)：δ8.64(s，1H，PT-CH)，8.59(d，1H，³J_H-H=5Hz，Th-CH)，7.26(d，1H，³J_H-H=5Hz，Th-CH)，7.24(d，1H，³J_H-H=5Hz，Th-CH)，7.05(d，1H，³J_H-H=5Hz，Th-CH)，7.03(d，1H，³J_H-H=5Hz，Th-CH)，6.71(d，1H，³J_H-H=5Hz，Th-CH)，2.80(m，2H，Th-CH₂)，1.67(m，2H，CH₂)，1.41(m，2H，CH₂)，1.34(m，4H，CH₂)，0.92(m，3H，CH₃)。

104的合成：在N₂填充的手套箱中，在20mL微波管中装入5,5’-双(三甲基甲锡烷基)-3,3’-二-2-乙基己基硅烯-2,2’-二噻吩(Me₃Sn-SDT_EH-SnMe₃，188mg，0.25mmol)、7-溴-4-(5-(5-(5-己基噻吩-2-基)噻吩-2-基)噻吩-2-基)-[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶(HexThThPTBr，290mg，0.53mmol)、Pd(PPh₃)₄(0.025g，0.02mmol)、甲苯(15mL)，并用盖密封。用Biotage微波反应器将所述反应混合物在120℃下加热3分钟，在140℃下加热3分钟并在175℃下加热120分钟。冷却后，使残留物在用CHC_l3(5%E_t3N)(500mL)洗脱下通过短石英塞。真空除去所有挥发物以获得呈紫色固体状的粗产物。然后将所述材料负载于二氧化硅上并通过快速层析使用己烷/CHCl₃(5%E_t3N)梯度提纯。在收集馏分并除去溶剂后获得紫色固体。通过二氧化硅柱层析提纯两次。将所述固体在MeOH(300mL)中淤浆化，超声处理10分钟并过滤。用大量MeOH洗涤所述固体，然后真空干燥24小时。收集呈紫色固体状的产物。回收产率：250mg(73%)。¹H NMR(CDCl₃)：δ8.74(s，2H，PT-CH)，8.50(d，³J_H-H=5Hz，2H，Th-CH)，8.14(t，2H，SDT-CH)，7.23(d，³J_H-H=5Hz，2H Th-CH)，7.21(d，³J_H-H=5Hz，2H Th-CH)，7.02(d，³J_H-H=5Hz，2H Th-CH)，6.99(d，³J_H-H=5Hz，2H Th-CH)，6.68(d，³J_H-H=5Hz，2H Th-CH)，2.81(m，³J_H-H=7Hz，4H Th-CH₂)，1.70(h，³J_H-H=7Hz，4H，CH)，1.60(m，2H，CH)，1.40(m，4H，CH₂)，1.34(m，14H，CH₂)，1.27(m，10H，CH₂)，1.15(m，4H，SiCH₂)，0.91(m，8H，CH₃)，0.87(m，10H，CH₃)。吸收(CHCl₃)λ_最大=645nm，λ_起始=765nm，ε=36500cm^-1M^-1。(浇铸膜)λ_最大=680nm，λ_起始=875nm。

104的CHCl₃溶液和由CHCl₃溶液浇铸的104膜的UV-VIS-NIR吸收光谱示于图4中。

实施例5

4-(苯并[b]噻吩-2-基)-7-溴-[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶(BzThPTBr)的合成：在N₂填充的手套箱中，在20mL玻璃管中装入4,7-二溴吡啶并[2,1,3]噻二唑(PTBr₂，510mg，1.73mmol)、Na₂CO₃(1g)、Pd(PPh₃)₄(0.050g，0.04mmol)、无水THF(6mL)，并用盖密封。在Ar下向该混合物中添加脱气的去离子水(5mL)并将所述混合物搅拌5分钟。将处于无水THF(6mL)中的苯并噻吩-2-硼酸(340mg，1.9mmol)添加至所述反应混合中，随后用Ar吹扫5分钟。将所述反应混合物加热至90℃，并剧烈搅拌16小时。冷却后，将所述反应混合物倾入500mL1:1MeOH/H₂O溶液中并搅拌20分钟。通过过滤收集所形成的沉淀并用500mL2:1MeOH/H₂O溶液和100mLMeOH洗涤(所述产物微溶于MeOH中)。将所述固体在高真空下干燥48小时。收集呈橙色固体状的产物。回收产率：410mg(68%)。¹H NMR(CDCl₃)：δ8.99(s，1H，PT-CH)，8.74(s，1H，Th-CH)，7.94(d，³J_H-H=8Hz，1H Bz-CH)，7.91(d，³J_H-H=8Hz，1H Bz-CH)，7.74(t，³J_H-H=8Hz，1H，Bz-CH)，7.71(t，³J_H-H=8Hz，1H，Bz-CH)。¹³C{¹H}NMR(CDCl₃)：156.6，148.4，147.8(s，四重峰)，145.7(s，CH)，141.7，141.1，140.9(s，四重峰)，130.3(s，CH)，126.7(s，CH)，125.5(s，CH)，125.1(s，CH)，122.5(s，CH)，109.7(s，四重峰)。C₁₃H₆BrN₃S₂的分析计算值：C，44.84；H，1.74；N，12.07。实测值：C，45.0；H，1.46；N，11.8%。

105的合成：在N₂填充的手套箱中，在20mL微波管中装入5,5’-双(三甲基甲锡烷基)-3,3’-二-2-乙基己基硅烯-2,2’-二噻吩(Me₃Sn-SDT_EH-SnMe₃，395mg，0.53mmol)、4-(苯并[b]噻吩-2-基)-7-溴-[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶(BzThPTBr，374mg，1.07mmol)、Pd(PPh₃)₄(0.025g，0.02mmol)、甲苯(15mL)，并用盖密封。用Biotage微波反应器将所述反应混合物在120℃下加热3分钟，在140℃下加热3分钟并在175℃下加热60分钟。冷却后，使残留物在用CHC_l3(5%E_t3N)(500mL)洗脱下通过短石英塞。真空除去所有挥发物以获得呈紫色固体状的粗产物。然后将所述材料负载于二氧化硅上并通过快速层析使用己烷/CHCl₃(5%E_t3N)梯度提纯。在收集馏分并除去溶剂后获得紫色固体。将所述固体在MeOH(300mL)中淤浆化，超声处理10分钟并过滤。用大量MeOH洗涤所述固体，然后真空干燥24小时。收集呈紫色固体状的产物。回收产率：350mg(77%)。¹H NMR(CDCl₃)：δ8.77(s，2H，PT-CH)，8.64(m，2H Th-CH)，8.27(t，2H，SDT-CH)，7.88(d，³J_H-H=8Hz，2H Bz-CH)，7.85(d，³J_H-H=8Hz，2H Bz-CH)，7.34(m，³J_H-H=8Hz，4H，Bz-CH)，1.65(h，³J_H-H=6Hz，2H，CH)，1.43(m，4H，CH₂)，1.38(m，4H，CH₂)，1.31(m，8H，CH₂)，1.19(m，4H，SiCH₂)，0.92(t，³J_H-H=8Hz，6H，CH₃)，0.89(t，³J_H-H=8Hz，6H，CH₃)。¹³C{¹H}NMR(CDCl₃)：154.17，150.75，148.09，145.50，145.49，145.08，141.74(s，四重峰)，141.20(s，CH)，139.65(s，四重峰)，138.60(s，CH)，131.71(m，SDT-CH)，128.82(s，CH)，126.03(s，四重峰)，125.04(s，CH)，124.59(s，四重峰)，122.39(s，CH)，121.27(s，CH)，36.13(s，SiCH2)，35.89(s，CH)，29.10(s，2xCH₂)，23.11(s，CH₂)，17.81(s，CH₂)，14.27(s，CH₃)，10.93(s，CH₃)。C₅₀H₄₈N₆S₆Si的分析计算值：C，62.99；H，5.07；N，8.81。实测值：C，62.8；H，4.59；N，8.82%。HRMS(EI)m/z，C₅₀H₄₈N₆S₆Si(M⁺)的计算值：952；实测值：952。吸收：(CHCl₃)λ_最大=594nm，λ_起始=696nm。(浇铸膜)λ_最大=620，664nm，λ_起始=758nm。

105的CHCl₃溶液和由CHCl₃溶液浇铸的105膜的UV-VIS-NIR吸收光谱示于图5中。

实施例6

4-(苯并呋喃-2-基)-7-溴-[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶(BzFuPTBr)的合成：在N₂填充的手套箱中，在20mL玻璃管中装入4,7-二溴吡啶并[2,1,3]噻二唑(PTBr₂，300mg，1.01mmol)、Na₂CO₃(1g)、Pd(PPh₃)₄(0.050g，0.04mmol)、无水THF(6mL)，并用盖密封。在Ar下向该混合物中添加脱气的去离子水(5mL)并将所述混合物搅拌5分钟。将处于无水THF(6mL)中的苯并呋喃-2-硼酸(164mg，1.01mmol)添加至所述反应混合中，随后用Ar吹扫5分钟。将所述反应混合物加热至90℃，并剧烈搅拌16小时。冷却后，将所述反应混合物倾入500mL1:1MeOH/H₂O溶液中并搅拌20分钟。通过过滤收集所形成的沉淀并用500mL2:1MeOH/H₂O溶液和100mL MeOH洗涤。所述粗产物通过快速层析用己烷/CHCl₃梯度洗脱提纯。在收集馏分并除去溶剂后，将所述固体在高真空下干燥48小时。收集呈橙色固体状的产物。回收产率：205mg(61%)。¹H NMR(CDCl₃)：δ8.88(s，1H，PT-CH)，8.44(s，1H，Th-CH)，7.78(d，³J_H-H=8Hz，1H Bz-CH)，7.72(d，³J_H-H=8Hz，1H Bz-CH)，7.47(dd，³J_H-H=8Hz，1H，Bz-CH)，7.34(dd，³J_H-H=8Hz，1H，Bz-CH)。¹³C{¹H}NMR(CDCl₃)：152.2，148.1，146.2(s，四重峰)，144.4(s，CH)，141.2，140.1，138.3(s，四重峰)，130.5(s，CH)，125.5(s，CH)，124.1(s，CH)，123.8(s，CH)，122.4(s，CH)，110.2(s，四重峰)。

106的合成：在N₂填充的手套箱中，在20mL微波管中装入5,5’-双(三甲基甲锡烷基)-3,3’-二-2-乙基己基硅烯-2,2’-二噻吩(Me₃Sn-SDT_EH-SnMe₃，93mg，0.12mmol)、4-(苯并呋喃-2-yl)-7-溴-[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶(BzFuPTBr，83mg，0.25mmol)、Pd(PPh₃)₄(0.025g，0.02mmol)、甲苯(15mL)，并用盖密封。用Biotage微波反应器将所述反应混合物在120℃下加热3分钟，在140℃下加热3分钟并在175℃下加热60分钟。冷却后，使残留物在用CHCl₃(5%E_t3N)(500mL)洗脱下通过短石英塞。真空除去所有挥发物以获得呈紫色固体状的粗产物。然后将所述材料负载于二氧化硅上并通过快速层析使用己烷/CHCl₃(5%E_t3N)梯度提纯。在收集馏分并除去溶剂后获得紫色固体。通过二氧化硅柱层析提纯两次。将所述固体在MeOH(300mL)中淤浆化，超声处理10分钟并过滤。用大量MeOH洗涤所述固体，然后真空干燥24小时。收集呈紫色固体状的产物。回收产率：59mg(51%)。¹H NMR(CDCl₃)：δ8.97(s，2H，PT-CH)，8.35(m，2H Fu-CH)，8.25(m，2H，SDT-CH)，7.75(d，³J_H-H=8Hz，2H Bz-CH)，7.72(d，³J_H-H=8Hz，2HBz-CH)，7.44(dd，³J_H-H=8Hz，2H，Bz-CH)，7.32(dd，³J_H-H=8Hz，2H，Bz-CH)，1.59(h，³J_H-H=7Hz，2H，CH)，1.40(m，4H，CH₂)，1.32(m，4H，CH₂)，1.26(m，8H，CH₂)，1.15(m，4H，SiCH₂)，0.86(m，12H，CH₃)。¹³C{¹H}NMR(CDCl₃)：155.63，154.36，151.23，148.13，145.63，141.19(s，四重峰)，140.16(s，PT-CH)，138.36(s，四重峰)，138.60(s，CH)，131.71(s，SDT-CH)，128.89(s，四重峰)，126.18，123.56，122.32(s，Bz-CH)，121.77(s，四重峰)，113.53(s，Fu-CH)，112.06(s，Bz-CH)，36.07(s，CH₂)，35.80(s，CH)，29.02(s，CH₂)，28.97(s，CH₂)，23.06(s，CH₂)，17.76(s，CH₂)，14.21(s，CH₃)，10.87(s，CH₃)。C₅₀H₄₈N₆O₂S₄Si的分析计算值：C，65.18；H，5.25；N，912。实测值：C，65.2；H，5.22；N，9.14%。HRMS(EI)m/z，C₅₀H₄₈N₆O₂S₄Si的计算值(M⁺)：920；实测值：920。吸收：(CHCl₃)λ_最大=610nm，λ_起始=695nm。(浇铸膜)λ_最大x=625，675nm，λ_起始=760nm。

106的CHCl₃溶液和由CHCl₃溶液浇铸的106膜的UV-VIS-NIR吸收光谱示于图6中。

实施例7

4-(苯并[d]噻唑-2-基)-7-溴-[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶(BzTaPTBr)的合成：在N₂填充的手套箱中，在20mL玻璃管中装入4,7-二溴吡啶并[2,1,3]噻二唑(PTBr₂，710mg，2.40mmol)、2-三丁基甲锡烷基苯并噻唑(1.0g，2.36mmol)、Pd(PPh₃)₄(0.050g，0.04mmol)、无水甲苯(15mL)，并用Teflon盖密封。用Biotage微波反应器将所述反应混合物在120℃下加热3分钟，在140℃下加热3分钟并在175℃下加热120分钟。冷却后，使残留物在用CHCl₃(5%E_t3N)(500mL)洗脱下通过短石英塞。真空除去所有挥发物以获得呈橙色固体状的粗产物。然后将所述材料负载于二氧化硅上并通过快速层析使用己烷/CHCl₃(5%E_t3N)梯度提纯。在收集馏分并除去溶剂后获得橙色固体。将所述固体在MeOH(300mL)中淤浆化，超声处理10分钟并过滤。用大量MeOH洗涤所述固体，然后真空干燥24小时。收集呈橙色固体状的产物。回收产率：442mg(53%)。¹H NMR(CDCl₃)：δ8.90(s，1H，PT-CH)，8.40(d，³J_H-H=9Hz，1H Bz-CH)，8.03(d，³J_H-H=9Hz，1H Bz-CH)，7.59(m，³J_H-H=9Hz，1H，Bz-CH)，7.53(m，³J_H-H=9Hz，1H，Bz-CH)。¹³C{¹H}NMR(CDCl₃)：158.2，148.7,(s，四重峰)，146.5(s，CH)，145.2，141.7，141.1，140.9(s，四重峰)，126.2(s，CH)，125.3(s，CH)，124.6(s，CH)，122.8(s，CH)，111.4(s，四重峰)。

107的合成：在N₂填充的手套箱中，在20mL微波管中装入5,5’-双(三甲基甲锡烷基)-3,3’-二-2-乙基己基硅烯-2,2’-二噻吩(Me₃Sn-SDT_EH-SnMe₃，280mg，0.38mmol)、4-(苯并[d]噻唑-2-基)-7-溴-[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶(BzTaPTBr，263mg，0.75mmol)、Pd(PPh₃)₄(0.025g，0.02mmol)、甲苯(15mL)，并用Teflon盖密封。用Biotage微波反应器将所述反应混合物在120℃下加热3分钟，在140℃下加热3分钟并在175℃下加热120分钟。冷却后，使残留物在用CHCl₃(5%E_t3N)(500mL)洗脱下通过短石英塞。真空除去所有挥发物以获得呈紫色固体状的粗产物。然后将所述材料负载于二氧化硅上并通过快速层析使用己烷/CHCl₃(5%E_t3N)梯度提纯。在收集馏分并除去溶剂后获得紫色固体。通过二氧化硅柱层析提纯两次。将所述固体在MeOH(300mL)中淤浆化，超声处理10分钟并过滤。用大量MeOH洗涤所述固体，然后真空干燥24小时。收集呈紫色固体状的产物。回收产率：220mg(61%)。¹H NMR(CDCl₃)：δ9.07(s，2H，PT-CH)，8.41(t，2H，SDT-CH)，8.31(d，³J_H-H=9Hz，2H Bz-CH)，8.04(d，³J_H-H=9Hz，2H Bz-CH)，7.56(m，³J_H-H=8Hz，2H，Bz-CH)，7.51(m，³J_H-H=8Hz，2H，Bz-CH)，1.57(m，2H，CH)，1.4-1.1(bm，16H，CH₂)，0.9-0.8(m，12H，CH₃)。C₄₈H₄₆N₈S₆Si的分析计算值：C，60.34；H，4.85；N，11.73。实测值：C，58.1；H，4.51；N，12.2%。HRMS(EI)m/z，C₅₀H₄₈N₆S₆Si(M⁺)的计算值：954；实测值：954。吸收：(CHCl₃)λ_最大=620nm，λ_起始=725nm。(浇铸膜)λ_最大=620，660nm，λ_起始=775nm。

107的CHCl₃溶液和由CHCl₃溶液浇铸的107膜的UV-VIS-NIR吸收光谱示于图7中。

实施例8

5-(三甲基甲锡烷基)-4,4-双(2-乙基己基)-4H-环戊二烯并[2,1-b;3,4-b’]二噻吩(Me₃Sn-CDT_EH)的合成：干燥的三颈圆底烧瓶装配有Schlenk连接器、滴液漏斗和橡胶隔片。在氩气下，将化合物CDT_EH(2g，4.96mmol)溶于无水THF(200mL)中并用干冰/丙酮冷浴冷却至-78°C。然后经20分钟通过滴液漏斗滴加用无水戊烷(30mL)稀释的叔丁基锂(1.7M戊烷，3.21mL，5.46mmol)溶液。用无水戊烷(30mL)清洗所述滴液漏斗以确保所有锂试剂均转移至所述反应容器中。将所述反应在-78°C和氩气下搅拌2小时。然后经5分钟借助滴液漏斗滴加处于无水戊烷(30mL)中的三甲基氯化锡(1.5g，7.5mmol)溶液。用无水戊烷(30mL)清洗所述滴液漏斗以确保所有锡试剂均转移至所述反应容器中。将所述反应在-78°C和氩气下搅拌1小时，随后加温至室温并再搅拌1小时。然后将所述混合物倾入去离子水(300mL)中并用己烷(3×100mL)萃取有机相。收集有机相并用去离子水(5×100mL)洗涤，经硫酸镁干燥，过滤并浓缩以获得呈黄色油状的产物。产率2.65g(95%)。¹H NMR(500MHz，CD₂Cl₂)：δ7.11(m，1H)，7.00(m，1H)，6.95(m，1H)，1.89(m，4H，C-CH₂)，1.1-0.8(m，18H，烷基)，0.75(m，6H,烷基)，0.60(m，8H，烷基)，0.36(s，d，9H，²J_H-Sn=57Hz，Sn-CH₃)。

4-4,4-双(2-乙基己基)-4H-环戊二烯并[2,1-b;3,4-b’]二噻吩-7-溴-[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶(CDTPTBr)的合成：在N₂填充的手套箱中，在20mL玻璃管中装入4,7-二溴吡啶并[2,1,3]噻二唑(PTBr₂，520mg，1.76mmol)、5-(三甲基甲锡烷基)-4,4-双(2-乙基己基)-4H-环戊二烯并[2,1-b;3,4-b’]二噻吩(Me₃Sn-CDT_EH，985mg，1.74mmol)、Pd(PPh₃)₄(0.025g，0.02mmol)、无水二甲苯(15mL)，并用盖封闭。用Biotage微波反应器将所述反应混合物在120℃下加热3分钟，在140℃下加热3分钟并在175℃下加热60分钟。冷却后，使残留物在用CHCl₃(5%E_t3N)(500mL)洗脱下通过短石英塞。真空除去所有挥发物以获得呈紫红色油状的粗产物。然后将所述材料负载于二氧化硅上并通过快速层析使用己烷/CH₂Cl₂梯度提纯。在收集第二馏分并真空除去所有溶剂之后获得呈深红色油状的产物。回收产率：910mg(85%)。¹H NMR(CD₂Cl₂)：δ8.62(m，1H，Th-CH)，8.56(s，1H，PT-CH)，7.34(d，³J_H-H=8Hz，1H Th-CH)，7.03(m，³J_H-H=6Hz，1H Th-CH)，2.04(m，2H，C-CH₂)，1.95(m，2H，C-CH₂)，1.00(m，8H，烷基)，0.96(m，8H，烷基)，0.73(m，4H，烷基)，0.69(m，2H，烷基)，0.61(m，8H，烷基)。

108的合成：在N₂填充的手套箱中，在5mL微波管中装入Me₃Sn-BDT_EH-SnMe₃(270mg，0.35mmol)、CDTPTBr(430mg，0.70mmol)、Pd(PPh₃)₄(0.025g，0.02mmol)、二甲苯(4mL)，并用Teflon盖密封。用Biotage微波反应器将所述反应混合物在120℃下加热3分钟，在140℃下加热3分钟并在175℃下加热180分钟。冷却后，使残留物在用CHCl₃(5%E_t3N)(500mL)洗脱下通过短石英塞。真空除去所有挥发物以获得呈紫色固体状的粗产物。然后将所述材料负载于二氧化硅上并通过快速层析使用己烷/CHCl₃(5%E_t3N)梯度提纯。在收集馏分并除去溶剂后获得紫色固体。将所述固体在MeOH(300mL)中淤浆化，超声处理10分钟并过滤。用大量MeOH洗涤所述固体，然后真空干燥24小时。收集呈紫色固体状的产物。回收产率：430mg(81%)。¹H NMR(CDCl₃)：δ8.92(s，2H，PT-CH)，8.76(m，2H，Th-CH)，8.66(m，2H，Th-CH)，7.32(d，³J_H-H=5Hz，2H Th-CH)，7.02(m，³J_H-H=5Hz，2H Th-CH)，4.36(m，4H，OCH)，2.09(m，4H，CH₂)，1.98(m，6H，CH₂)，1.85(m，2H，CH₂)，1.79(m，2H，CH₂)，1.72(m，2H，CH₂)，1.62(m，2H，CH₂)，1.51(m，8H，CH₂)，1.14(m，6H，CH₃)，1.00(m，36H，CH₂，CH₃)，0.75(m，12H，CH₃)，0.62(m，18H，CH₃)。¹³C{¹H}NMR(CDCl₃)：160.41，159.75，155.15，148.10，147.79，144.80，143.99(s，四重峰)，142.73(s，PT-CH)，141.39，136.95，136.75，133.30，129.47(s，四重峰)，127.88，127.39，122.53，121.97(s，CH)，119.22(s，四重峰)，76.27(s，OCH₂)，53.88，43.35，43.12，40.81，35.28，35.25，32.23，30.68，29.37，28.66，28.52，27.49，27.40，24.02，23.27，22.78，14.31，14.07，14.02，11.52，10.78，10.63。C₈₆H₁₁₂N₆O₂S₈的分析计算值：C，68.03；H，7.43；N，5.53。实测值：C，67.9；H，7.22；N，5.63%。吸收值：(CHCl₃)λ_最大=635nm，λ_起始=715nm。(浇铸膜)λ_最大=640，670nm，λ_起始=790nm。

108的CHCl₃溶液和由CHCl₃溶液浇铸的108膜的UV-VIS-NIR吸收光谱示于图8中。

实施例9

5-(三甲基甲锡烷基)-4,4-双(2-乙基己基)-4H-环戊二烯并[2,1-b;3,4-b’]二噻吩(Me₃Sn-CDT_EH)的合成：干燥的三颈圆底烧瓶装配有Schlenk连接器、滴液漏斗和橡胶隔片。在氩气下，将化合物CDT_EH(2g，4.96mmol)溶于无水THF(200mL)中并用干冰/丙酮冷浴冷却至-78°C。然后经20分钟通过滴液漏斗滴加用无水戊烷(30mL)稀释的叔丁基锂(1.7M戊烷，3.21mL，5.46mmol)溶液。用无水戊烷(30mL)清洗所述滴液漏斗以确保所有锂试剂均转移至所述反应容器中。将所述反应在-78°C和氩气下搅拌2小时。然后经5分钟借助滴液漏斗滴加处于无水戊烷(30mL)中的三甲基氯化锡(1.5g，7.5mmol)溶液。用无水戊烷(30mL)清洗所述滴液漏斗以确保所有锡试剂均转移至所述反应容器中。使所述反应在-78°C和氩气下搅拌1小时，随后加温至室温并再搅拌1小时。然后将所述混合物倾入去离子水(300mL)中并用己烷(3×100mL)萃取有机相。收集有机相并用去离子水(5×100mL)洗涤，经硫酸镁干燥，过滤并浓缩以获得呈黄色油状的产物。产率2.65g(95%)。¹H NMR(500MHz，CD₂Cl₂)：δ7.11(m，1H)，7.00(m，1H)，6.95(m，1H)，1.89(m，4H，C-CH₂)，1.1-0.8(m，18H，烷基)，0.75(m，6H，烷基)，0.60(m，8H，烷基)，0.36(s，d，9H，²J_H-Sn=57Hz，Sn-CH₃)。

CDT_EHPhNPh₂的合成：在N₂填充的手套箱中，在20mL玻璃管中装入4-溴三苯胺(404mg，1.25mmol)、(Me₃Sn-CDT_EH，700mg，1.24mmol)、Pd(PPh₃)₄(0.025g，0.02mmol)、无水二甲苯(15mL)，并用Teflon盖密封。用Biotage微波反应器将所述反应混合物在120℃下加热3分钟，在140℃下加热3分钟并在175℃下加热60分钟。冷却后，使残留物在用CHCl₃(500mL)洗脱下通过短石英塞。真空除去所有挥发物以获得呈橙色油状的粗产物。然后将所述材料负载于二氧化硅上并通过快速层析使用己烷/CH₂Cl₂梯度提纯。在收集第二馏分并真空除去所有溶剂之后获得呈橙色油状的产物。将所述产物在高真空下干燥24小时。回收产率：658mg(82%)。¹H NMR(CD₂Cl₂)：δ7.47(m，2H)，7.27(m，4H)，7.15(m，1H，CDT)，7.14(m，1H，CDT)，7.11(m，4H)，7.05(m，4H)，6.97(m，1H，CDT)，1.91(m，4H)，1.01(m，10H)，0.95(m，4H)，0.93(m，2H)，0.76(m，3H)，0.73(m，3H)，0.68(m，2H)，0.63(m，3H)，0.61(m，3H)。C₄₃H₅₁N₁S₂的分析计算值：C，79.95；H，7.96；N，2.17。实测值：C，79.9；H，7.99；N，2.50%。

Me₃Sn-CDT_EHPhNPh₂的合成：干燥的三颈圆底烧瓶装配有Schlenk连接器、滴液漏斗和橡胶隔片。在氩气下，将化合物CDT_EHPhNPh₂(630mg，0.98mmol)溶于无水THF(100mL)中并用干冰/丙酮冷浴冷却至-78°C。然后经20分钟通过滴液漏斗滴加用无水戊烷(30mL)稀释的叔丁基锂(1.7M戊烷，0.69mL，1.17mmol)溶液。用无水戊烷(30mL)清洗所述滴液漏斗以确保所有锂试剂均转移至所述反应容器中。将所述反应在-78°C和氩气下搅拌2小时。然后经5分钟借助滴液漏斗滴加处于无水戊烷(30mL)中的三甲基氯化锡(293mg，1.47mmol)溶液中。用无水戊烷(30mL)清洗所述滴液漏斗以确保所有锡试剂均转移至所述反应容器中。将所述反应在-78°C和氩气下搅拌1小时，随后加温至室温并再搅拌2小时。然后将所述混合物倾入去离子水(300mL)中并用二乙醚(3×200mL)萃取有机相。收集有机相并用去离子水(5×200mL)洗涤，经硫酸镁干燥，过滤并浓缩以获得呈红色油状的产物。将所述产物在高真空下干燥24小时。产率780mg(95%)。¹H NMR(CD₂Cl₂)：δ7.46(m，2H)，7.27(m，4H)，7.13(m，1H，CDT)，7.11(m，4H)，7.04(m，4H)，7.01(m，1H，CDT)，1.88(m，4H)，0.99(m，14H)，0.88(m，4H)，0.74(m，6H)，0.64(m，3H)，0.60(m，3H)，0.37(m，9H)。

BrPT-CDT_EHPhNPh₂的合成：在N₂填充的手套箱中，在5mL玻璃管中装入4,7-二溴吡啶并[2,1,3]噻二唑(PTBr₂，140mg，0.47mmol)、Me₃Sn-CDT_EHPhNPh₂(385mg，0.48mmol)，Pd(PPh₃)₄(0.025g，0.02mmol)、无水二甲苯(4mL)，并用Teflon盖密封。用Biotage微波反应器将所述反应混合物在120℃下加热3分钟，在140℃下加热3分钟并在175℃下加热60分钟。冷却后，使残留物在用CHCl₃(5%Et₃N)(500mL)洗脱下通过短石英塞。真空除去所有挥发物以获得呈黑色固体状的粗产物。然后将所述材料负载于二氧化硅上并通过快速层析使用己烷/CHCl₃(5%Et₃N)梯度提纯。将所述产物在60:40己烷/CHCl₃(5%Et₃N)下以大量蓝色馏分洗脱。收集所述馏分并真空除去所有溶剂以获得呈紫色膜状的产物。然后将所述产物溶于少量CHCl₃中并搅拌5分钟。然后除去所有溶剂并将所述产物在高真空下干燥24小时。获得呈紫色固体状的产物。回收产率：290mg(71%)。¹H NMR(CDCl₃)：δ8.59(s，1H，PT)，8.57(m，J=6Hz，1H CDT)，7.49(m,³J_H-H=5Hz，2H)，7.29(m，³J_H-H=8Hz，4H)，7.15(m，5H)，7.08(m，³J_H-H=8Hz，4H)，2.05(m，2H)，1.95(m，2H)，0.99(m，16H)，0.81(m，2H)，0.73(m，3H)，0.64(m，9H)。

109的合成：在N₂填充的手套箱中，在5mL微波管中装入Me₃Sn-BDT_C6-SnMe₃(100mg，0.14mmol)、BrPT-CDT_EHPhNPh₂(240mg，0.28mmol)、Pd(PPh₃)₄(0.025g，0.02mmol)、二甲苯(4mL)，并用Teflon盖密封。用Biotage微波反应器将所述反应混合物在120℃下加热3分钟，在140℃下加热3分钟并在175℃下加热60分钟。冷却后，使残留物在用CHCl₃(5%E_t3N)洗脱下通过短石英塞。真空除去所有挥发物以获得呈黑色固体状的粗产物。然后将所述材料负载于二氧化硅上并通过快速层析使用己烷/CHCl₃(5%E_t3N)梯度提纯。在收集馏分并除去溶剂后获得紫黑色膜。将所述膜在MeOH(300mL)中淤浆化，超声处理10分钟并过滤。用大量MeOH洗涤所述固体，然后真空干燥24小时。收集呈黑色金属片状固体的产物。回收产率：250mg(92%)。¹H NMR(CD₂Cl₂)：δ8.86(s，2H，BDT)，8.73(s，2H，PT)，8.71(m，J=6Hz，2H，CDT)，7.52(m，2H，Ph)，7.50(m，2H，Ph)，7.23(m，³J_H-H=8Hz，8H，Ph)，7.22(br s，2H，CDT)，7.13(m，³J_H-H=8Hz，8H，Ph)，7.07(m，8H，Ph)，4.46(t，³J_H-H=6Hz，4H，OCH₂)，2.09(m，4H)，2.01(m，8H)，1.73(m，4H)，1.48(m，8H)，1.08-0.94(m，34H)，0.84(m，6H)，0.74(m，6H)，0.66(m，18H)。¹³C{¹H}NMR(CD₂Cl₂)：162.33，159.95，155.67，148.66，148.30。148.03，147.99，147.78，145.15，144.89(四重峰)，143.26(BDT-CH)，142.14，137.55，136.13，133.83，130.25(四重峰)，129.92(Ph-CH)，129.51(四重峰)，128.52(t，CDT-CH)，126.75，125.23，124.05，123.87(Ph-CH)，122.18(PT-CH)，119.49(四重峰)，118.36(t，CDT-CH)，74.88(OCH₂)，54.85(CDT-bridge)，43.71，43.64(d，2-乙基己基-CH)，36.00，34.82，34.77，34.75，32.37，31.22，29.27，29.10，28.15，28.05，26.50，23.42，23.40(CH₂)，14.53，14.42，14.37，11.15，11.04(CH₃)。C₁₁₈H₁₃₄N₈O₂S₈的分析计算值：C，72.57；H，6.92；N，5.74。实测值：C，72.8；H，6.55；N，5.24%。吸收值：(CHCl₃)λ_最大=675nm，λ_起始=766nm，ε=56000cm^-1M^-1。(浇铸膜)λ_最大=705，665nm，λ_起始=820nm。

109的CHCl₃溶液和由CHCl₃溶液浇铸的109膜的UV-VIS-NIR吸收光谱示于图9中。

实施例10

110的合成：在N₂填充的手套箱中，在5mL微波管中装入Me₃Sn-BDT_EH-SnMe₃(300mg，0.39mmol)、HexTPTBr(326mg，0.85mmol)、Pd(PPh₃)₄(0.025g，0.02mmol)、二甲苯(4mL)，并用Teflon盖密封。用Biotage微波反应器将所述反应混合物在120℃下加热3分钟，在140℃下加热3分钟并在175℃下加热60分钟。冷却后，使残留物在用CHCl₃(5%E_t3N)(500mL)洗脱下通过短石英塞。真空除去所有挥发物以获得呈紫色固体状的粗产物。然后将所述材料负载于二氧化硅上并通过快速层析使用己烷/CHCl₃(5%E_t3N)梯度提纯。在收集馏分并除去溶剂后获得紫色固体。通过二氧化硅柱层析提纯两次以确保完全除去所有痕量杂质和副产物。将所述固体在MeOH(300mL)中淤浆化，超声处理10分钟并过滤。用大量MeOH洗涤所述固体，然后真空干燥24小时。收集呈紫色固体状的产物。回收产率：390mg(96%)。¹H NMR(CDCl₃)：δ8.45(s，2H，PT-CH)，8.31(s，2H，BDT-CH)，8.19(d，³J_H-H=5Hz，2H Th-CH)，6.66(d，³J_H-H=5Hz，2H Th-CH)，4.22(br m，4H，OCH)，2.76(m，4H，Th-CH₂)，1.86(br m，4H，CH₂)，1.79-1.60(m，10H，CH₂)，1.54(br m，8H，CH₂)，1.39(br m，4H，CH₂)，1.33(br m，8H，CH₂)，1.16(t，³J_H-H=8Hz，6H，CH₃)，1.06(t，³J_H-H=5Hz，6H，CH₃)，0.92(m，³J_H-H=8Hz，6H，CH₃)。¹³C{¹H}NMR(CDCl₃)：154.37，152.45，147.74，146.25，144.27，142.84(s，四重峰)，141.48(CH)，138.81，135.52，132.86(s，四重峰)，132.11(CH)，128.70(s，四重峰)，126.10，122.13(CH)，119.28(s，四重峰)。C₅₆H₆₈N₆O₂S₆的分析计算值：C，64.08；H，6.53；N，8.01。实测值：C，64.0；H，6.35；N，8.10%。吸收：(CHCl₃)λ_最大=560nm，λ_起始=670nm。(浇铸膜)λ_最大=590，630nm，λ_起始=725nm。

110的CHCl₃溶液和由CHCl₃溶液浇铸的110膜的UV-VIS-NIR吸收光谱示于图10中。

实施例11

111的合成：在N₂填充的手套箱中，在5mL微波管中装入Me₃Sn-BDT_EH-SnMe₃(191mg，0.27mmol)、HexTTPTBr(230mg，0.50mmol)、Pd(PPh₃)₄(0.025g，0.02mmol)、二甲苯(4mL)，并用Teflon盖密封。用Biotage微波反应器将所述反应混合物在120℃下加热3分钟，在140℃下加热3分钟并在175℃下加热120分钟。冷却后，使用CHCl₃将残留物转移至500mL圆底烧瓶中，真空除去所有挥发物以获得呈紫色固体状的粗产物。将所述固体在MeOH(300mL)中淤浆化，超声处理10分钟并过滤。用大量MeOH、丙酮、iPrOH、己烷并使用索格利特装置洗涤，然后真空干燥24小时。收集呈紫色固体状的产物。回收产率：170mg(57%)。化合物111在有机溶剂显示出非常低的溶解性(在CHCl₃中<5mg/mL)和在硅胶上的最小运动。

111的CHCl₃溶液和由CHCl₃溶液浇铸的111膜的UV-VIS-NIR吸收光谱示于图11中。

实施例12

112的合成：在N₂填充的手套箱中，在20mL微波管中装入5,5’-双(三甲基甲锡烷基)-3,3’-二-2-己基硅烯-2,2’-二噻吩(Me₃Sn-SDT_Hex-SnMe₃，500mg，0.73mmol)、7-溴-4-(5-己基噻吩-2-基)-[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶(HexThPTBr，560mg，1.46mmol)、Pd(PPh₃)₄(0.025g，0.02mmol)、甲苯(15mL)，并用盖密封。用Biotage微波反应器将所述反应混合物在120℃下加热3分钟，在140℃下加热3分钟并在175℃下加热120分钟。冷却后，使残留物在用CHCl₃(5%E_t3N)(500mL)洗脱下通过短石英塞。真空除去所有挥发物以获得呈紫色固体状的粗产物。然后将所述材料负载于二氧化硅上并通过快速层析使用己烷/CHCl₃(5%E_t3N)梯度提纯。在收集馏分并除去溶剂后获得紫色固体。通过二氧化硅柱层析提纯两次。将所述固体在MeOH(300mL)中淤浆化，超声处理10分钟并过滤。用大量MeOH洗涤所述固体，然后真空干燥24小时。收集呈紫色固体状的产物。回收产率：480mg(69%)。¹H NMR(CDCl₃)：δ8.60(s，2H，PT-CH)，8.36(d，³J_H-H=5Hz，2H，Th-CH)，8.15(t，2H，SDT-CH)，6.90(d，³J_H-H=5Hz，2H，Th-CH)，2.90(t，³J_H-H=7Hz，4H Th-CH₂)，1.79(tt，³J_H-H=7Hz，4H，CH₂)，1.56(m，4H，CH)，1.44(br m，8H，CH₂)，1.36(m，8H，CH₂)，1.32(m，8H，CH₂)，1.10(m，4H，SiCH₂)，0.92(m，6H，CH₃)，0.88(m，6H，CH₃)。¹³C{¹H}NMR(CDCl₃)：154.25，152.97，150.47，147.69，145.35，143.97(s，四重峰)，139.96(s，CH)，139.10，138.65(s，四重峰)，131.96(s，CH)，130.63(s，CH)，126.30(s，CH)，119.99(s，四重峰)，32.99(s，CH₂)，31.57(s，CH₂)，31.51(s，CH₂)，30.39(s，CH₂)，30.56(s，CH₂)，28.81(s，CH₂)，24.29(s，CH₂)，26.61(s，CH₂)，22.57(s，CH₂)，14.11(s，CH₂)，14.07(s，CH₃)，11.99(s，CH₃)。C₅₀H₆₀N₆S₆Si的分析计算值：C，62.20；H，6.26；N，8.70。实测值：C，62.2；H，6.16；N，8.67%。吸收值：(CHCl₃)λ_最大=600nm，λ_起始=715nm。(浇铸膜)λ_最大=625，675nm，λ_起始=795nm。

112的CHCl₃溶液和由CHCl₃溶液浇铸的112膜的UV-VIS-NIR吸收光谱示于图12中。

实施例13

113的合成：在N₂填充的手套箱中，在20mL微波管中装入5,5’-双(三甲基甲锡烷基)-3,3’-二己基硅烯-2,2’-二噻吩(Me₃Sn-SDT_HEX-SnMe₃，394mg，0.57mmol)、7-溴-4-(5-(5-己基噻吩-2-基)噻吩-2-基)-[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶(HexThThPTBr，530mg，1.14mmol)、Pd(PPh₃)₄(0.025g，0.02mmol)、甲苯(15mL)，并用Teflon盖密封。用Biotage微波反应器将所述反应混合物在120℃下加热3分钟，在140℃下加热3分钟并在175℃下加热120分钟。冷却后，使残留物在用CHCl₃(5%E_t3N)(500mL)洗脱下通过短石英塞。真空除去所有挥发物以获得呈紫色固体状的粗产物。然后将所述材料负载于二氧化硅上并通过快速层析使用己烷/CHCl₃(5%E_t3N)梯度提纯。在收集馏分并除去溶剂后获得紫色固体。通过二氧化硅柱层析提纯两次。将所述固体在MeOH(300mL)中淤浆化，超声处理10分钟并过滤。用大量MeOH洗涤所述固体，然后真空干燥24小时。收集呈紫色固体状的产物。回收产率：520mg(80%)。¹HNMR(CDCl₃)：δ8.64(s，2H，PT-CH)，8.44(m，2H，Th-CH)，8.11(m，2H，SDT-CH)，7.16(d，³J_H-H=5Hz，2H Th-CH)，7.15(d，³J_H-H=5Hz，2H Th-CH)，6.72(m，2H，Th-CH)，2.81(t，³J_H-H=7Hz，4HTh-CH₂)，1.73(tt，³J_H-H=6Hz，4H，CH₂)，1.57(m，4H，CH₂)，1.41(br m，8H，CH₂)，1.33(br m，16H，CH₂)，1.10(m，4H，CH₂)，0.93(m，6H，CH₃)，0.88(m，6H，CH₃)。吸收：(CHCl₃)λ_最大=630nm，λ_起始=735nm。(浇铸膜)λ_最大=660，715nm，λ_起始=800nm。

113的CHCl₃溶液和由CHCl₃溶液浇铸的113膜的UV-VIS-NIR吸收光谱示于图13中。

实施例14

114的合成：在N₂填充的手套箱中，在5mL微波管中装入5,5’-双(三甲基甲锡烷基)-3,3’-二-2-十二烷基(dodecil)硅烯-2,2’-二噻吩(Me₃Sn-SDT_C12-SnMe₃，370mg，0.43mmol)、7-溴-4-(5-(5-己基噻吩-2-基)噻吩-2-基)-[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶(HexThThPTBr，400mg，0.86mmol)、Pd(PPh₃)₄(0.025g，0.02mmol)、甲苯(4mL)，并用Teflon盖密封。用Biotage微波反应器将所述反应混合物在120℃下加热3分钟，在140℃下加热3分钟并在175℃下加热60分钟。冷却后，使残留物在用CHCl₃(5%E_t3N)(500mL)洗脱下通过短石英塞。真空除去所有挥发物以获得呈紫色固体状的粗产物。然后将所述材料负载于二氧化硅上并通过快速层析使用己烷/CHCl₃(5%E_t3N)梯度提纯。在收集馏分并除去溶剂后获得紫色固体。通过二氧化硅柱层析提纯两次。将所述固体在MeOH(300mL)中淤浆化，超声处理10分钟并过滤。用大量MeOH洗涤所述固体，然后真空干燥24小时。收集呈紫色固体状的产物。回收产率：500mg(89%)。¹H NMR(CDCl₃)：δ8.57(s，2H，PT-CH)，8.36(d，³J_H-H=5Hz，2H，Th-CH)，8.09(m，2H，SDT-CH)，7.13(d，³J_H-H=5Hz，4H Th-CH)，6.71(m，2H，Th-CH)，2.81(m，4H Th-CH₂)，1.71(m，4H，CH₂)，1.59(m，4H，CH₂)，1.43(br m，8H，CH₂)，1.35(m，12H，CH₂)，1.24(br m，28H，CH₂)，1.11(m，4H，CH₂)，0.93(m，6H，CH₃)，0.85(m，6H，CH₃)。C₇₀H₈₈N₆S₈Si的分析计算值：C，64.77；H，6.83；N，6.47。实测值：C，64.5；H，6.90；N，6.56%。吸收值：(CHCl₃)λ_最大=630nm，λ_起始=750nm。(浇铸膜)λ_最大=655，715nm，λ_起始=825nm。

114的CHCl₃溶液和由CHCl₃溶液浇铸的114膜的UV-VIS-NIR吸收光谱示于图14中。

实施例15

115(G9-C)的合成：在N₂填充的手套箱中，在20mL微波管中装入4,4-双(2-乙基己基)-2,6-双(三甲基甲锡烷基)-4H-环戊二烯并[2,1-b:3,4-b’]二噻吩(Me₃Sn-CDT_EH-SnMe₃，520mg，0.71mmol)、7-溴-4-(5-(5-己基噻吩-2-基)噻吩-2-基)-[1,2,5]噻二唑并[3,4-c]吡啶(HexThThPTBr，637mg，1.37mmol)、Pd(PPh₃)₄(0.025g，0.02mmol)、甲苯(15mL)，并用Teflon盖密封。用Biotage微波反应器将所述反应混合物在120℃下加热3分钟，在140℃下加热3分钟并在175℃下加热120分钟。冷却后，使残留物在用CHCl₃(5%E_t3N)(500mL)洗脱下通过短石英塞。真空除去所有挥发物以获得呈紫色固体状的粗产物。然后将所述材料负载于二氧化硅上并通过快速层析使用己烷/CHCl₃(5%E_t3N)梯度提纯。在收集馏分并除去溶剂后获得紫色固体。通过二氧化硅柱层析提纯两次。将所述固体在MeOH(300mL)中淤浆化，超声处理10分钟并过滤。用大量MeOH洗涤所述固体，然后真空干燥24小时。收集呈紫色固体状的产物。回收产率：710mg(85%)。¹H NMR(CDCl₃)：δ8.83(s，2H，PT-CH)，8.58(d，³J_H-H=5Hz，2H，Th-CH)，8.10(t，2H，SDT-CH)，7.25(d，³J_H-H=5Hz，2H Th-CH)，7.19(d，³J_H-H=5Hz，2HTh-CH)，6.76(m，2H，Th-CH)，2.84(m，4H Th-CH₂)，2.08(m，4H，CH₂)，1.72(tt，³J_H-H=6Hz，4H，CH₂)，1.42(m，4H，CH)，1.35(m，8H，CH₂)，1.05-1.00(br m，14H，CH₂)，0.92(m，6H，CH₂)，0.84(m，4H，CH₂)，0.66(m，12H，CH₃)。吸收：(CHCl₃)λ_最大=655nm，λ_起始=765nm。(浇铸膜)λ_最大=680，740nm，λ_起始=845nm。

115的CHCl₃溶液和由CHCl₃溶液浇铸的115膜的UV-VIS-NIR吸收光谱示于图15中。

实施例16

BrPT-SDT-PTBr的合成：在N₂填充的手套箱中，在20mL玻璃管中装入4,7-二溴吡啶并[2,1,3]噻二唑(PTBr₂，1.27g，4.31mmol)、5,5’-双(三甲基甲锡烷基)-3,3’-二-2-乙基己基硅烯-2,2’-二噻吩(Me₃Sn-SDT_EH-SnMe₃，800mg，1.07mmol)、Pd(PPh₃)₄(0.025g，0.02mmol)、甲苯(15mL)，并用Teflon盖密封。将所述反应混合物加热至100℃达15小时，在此期间观察到颜色由黄色变为紫色。冷却后，使残留物在用CHCl₃(5%E_t3N)(500mL)洗脱下通过短石英塞。真空除去所有挥发物以获得作为黑色粘性固体的粗产物。然后将所述材料负载于二氧化硅上并通过快速层析使用己烷/CHCl₃(5%E_t3N)梯度提纯。用80%CHCl₃(5%Et₃N)洗脱获得呈紫色溶液状的产物。在收集馏分并除去溶剂后，将所述固体在MeOH(300mL)中淤浆化，超声处理10分钟并过滤。用大量MeOH洗涤所述固体，然后真空干燥24小时。收集呈绿色金属颜色的粉末状的产物。回收产率：550mg(60%)。¹H NMR(CDCl₃)：δ8.76(s，2H，PT-CH)，8.66(s，2H，SDT-CH)，1.52(m，2H，CH)，1.39(m，4H，CH₂)，1.31(m，4H，CH₂)，1.16(m，8H，CH₂)，1.06(m，4H，CH₂)，0.85(m，12H，CH₃)。¹³C{¹H}NMR(CDCl₃)：156.38，153.85，147.98，147.66，147.49(s，四重峰)，146.03(s，CH)，143.94(s，四重峰)，135.99(s，CH)，107.64(s，四重峰)，36.02(s，CH)，35.76(s，CH₂)，22.97(s，CH₂)，22.93(s，CH₂)，20.92(s，CH₂)，17.64(s，CH₂)，14.15(s，CH₃)，10.80(s，CH₃)。

116的合成：在N₂填充的手套箱中，在5mL微波管中装入BrPT-SDT-PTBr(420mg，0.50mmol)、5'-己基-2,2'-二噻吩-5-三甲基锡烷(450mg，1.09mmol)、Pd(PPh₃)₄(0.025g，0.02mmol)、甲苯(4mL)，并用Teflon盖密封。用Biotage微波反应器将所述反应混合物在120℃下加热3分钟，在140℃下加热3分钟并在175℃下加热120分钟。冷却后，使残留物在用CHCl₃(5%E_t3N)(500mL)洗脱下通过短石英塞。真空除去所有挥发物以获得呈紫色固体状的粗产物。然后将所述材料负载于二氧化硅上并通过快速层析使用己烷/CHCl₃(5%E_t3N)梯度提纯。在收集馏分并除去溶剂后获得紫色固体。通过二氧化硅柱层析提纯两次。将所述固体在MeOH(300mL)中淤浆化，超声处理10分钟并过滤。用大量MeOH洗涤所述固体，然后真空干燥24小时。收集呈紫色固体状的产物。回收产率：475mg(81%)。¹H NMR(CDCl₃)：δ8.72(t，2H，SDT-CH)，8.70(s，2H，PT-CH)，7.95(d，³J_H-H=5Hz，2H，Th-CH)，7.16(d，³J_H-H=5Hz，2H，Th-CH)，7.11(d，³J_H-H=5Hz，2H，Th-CH)，6.73(d，³J_H-H=5Hz，2H，Th-CH)，2.83(t，³J_H-H=8Hz，4H Th-CH₂)，1.72(h，³J_H-H=6Hz，4H，CH₂)，1.62(m，2H，CH)，1.41(m，8H，CH₂)，1.35(m，12H，CH₂)，1.28(m，8H，CH₂)，1.18(m，4H，SiCH₂)，0.92-0.83(m，18H，CH₃)。¹³C{¹H}NMR(CDCl₃)：154.56，153.65，147.98，147.43，146.27，145.76，144.77，140.43(s，四重峰)，139.63(s，PT-CH)，135.19，134.85(s，四重峰)，134.44(s，SDT-CH)，128.42(s，Th-CH)，125.01(s，Th-CH)，123.99(s，Th-CH)，123.85(s，Th-CH)，119.59(s，四重峰)，36.10(s，CH)，35.86(s，CH₂)，31.57(s，Si-CH₂)，30.26(s，Th-CH₂)，29.08(s，CH₂)，29.01(s，CH₂)，28.80(s，CH₂)，23.08(s，CH₂)，22.59(s，CH₂)，17.73(s，CH₂)，14.26(s，CH₃)，14.09(s，CH₃)，10.88(s，CH₃)。吸收：(CHCl₃)λ_最大=655nm，λ_起始=715nm，ε=37400cm^-1M^-1。(浇铸膜)λ_最大=655，725nm，λ_起始=815nm。

116的CHCl₃溶液和由CHCl₃溶液浇铸的116膜的UV-VIS-NIR吸收光谱示于图16中。

实施例17

HOMO-LUMO值的测定

电化学：所有电化学测试均使用730B型CHI装置在标准三电极中进行，一个腔室结构装配有Ag/AgCl电极、Pt线和玻璃化炭黑电极(直径为3mm)，作为准参比，分别装配有对电极和工作电极。玻璃化炭黑电极用氧化铝抛光。除非另有说明，循环伏安(CV)实验在具有0.1M四丁基铵六氟磷酸盐(TBAPF₆)作为辅助电解质的无水二氯甲烷(DCM)溶液中以100mV/s的扫描速率进行。所有电化学溶液均用干燥Ar吹扫至少15分钟以使所述体系脱氧。在这些条件下，将Fc/Fc⁺标准校正至0.40V。在溶液中，单体浓度为约～10^-3M。

计算：所有计算均使用Gaussian03程序进行。优化的气相结构通过组合使用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法与6-31G(d,p)基组，即B3LYP/6-31G(d,p)获得。由UCSB的California NanoSystems Institute获取计算资源。

图17显示电化学测得的且使用上述方法对例如化合物101、103、104、105、106、108计算的最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占分子轨道(LUMO)值。

实施例18

器件制造的一般程序

器件制造：通过湿法清洁，然后进行UV/臭氧处理制备氧化铟锡(ITO)基材。将50nm空穴注入层(Plextronics Plexcorn OC AQ-1300)旋涂于ITO基材上。将出于氯仿中的不同比例的经过滤((1μm Whatman PTFE过滤器)103:PC₇₁BM溶液以不同旋涂速率以不同厚度旋涂于ITO/PEDOT:PSS基材上。PC₇₁BM纯度为99%且如获自Solenne原样使用，氯仿如获自Sigma-Aldrich Inc原样使用。所述103:PC₇₁BM的膜厚通过表面光度测定法测定。器件具有面积为13mm²的Al电极，其以对10nm为sec^-1，然后对约100nm的总厚度以sec^-1的速率真空(～10^-6托)蒸发于103:PC₇₁BM膜上。所有制造和测试均在氮气气氛的干燥箱中进行。

器件测试：器件J-V曲线使用Keithley2602源-测量单元，使用模拟的100mWcm^- ²AM1.5G光源并使用具有AM1.5全局滤光器的300W Xe弧光灯照射而测量。阳光模拟器的照射强度使用具有由National Renewable Energy Laboratory校准的防护KG1滤光片的标准硅光伏器件测量。IPCE光谱测量使用75W Xe光源、单色仪、截光器、锁相放大器和用于单色功率-密度校准的National Institute of Standards and Technology可追踪硅发光二极管进行。计算所述器件的集成IPCE的失配因子小于3.1%。

实施例19

使用化合物103的有机太阳能电池器件

图18显示了使用化合物103制造的标准本体异质结太阳能电池器件的能级图。

实施例20

图19和表1显示了使用器件结构ITO/PEDOT:PSS/103:PC₇₁BM/Al制造的本体异质结器件的电流-电压图。活性层组成由30:70103:PC₇₁BM变化至70:30103:PC₇₁BM。活性层由2%氯仿溶液以1500rpm速率浇铸。活性层厚度=75nm。

实施例21

图20和表2显示了使用器件结构ITO/PEDOT:PSS/103:PC₇₁BM/Al制造的BHJ器件的电流-电压图。活性层组成由30:70103:PC₇₁BM变化至70:30103:PC₇₁BM。活性层由2%氯仿溶液以1500rpm速率浇铸。活性层厚度=75nm。将器件在N₂和110℃下退火2分钟。

实施例22

图21和表3显示了使用器件结构ITO/PEDOT:PSS/103:PC₇₁BM/Al制造的本体异质结器件的电流-电压图。活性层组成由30:70103:PC₇₁BM变化至70:30103:PC₇₁BM。活性层由2%氯仿溶液以2500rpm速率浇铸。活性层厚度=85nm。

实施例23

图22和表4显示了使用器件结构ITO/PEDOT:PSS/103:PC₇₁BM/Al制造的BHJ器件的电流-电压图。活性层组成由30:70103:PC₇₁BM变化至70:30103:PC₇₁BM。活性层由2%氯仿溶液以2500rpm速率浇铸。活性层厚度=85nm。将器件在N₂和110℃下退火2分钟。

实施例24

图23和表5显示了使用器件结构ITO/PEDOT:PSS/103:PC₇₁BM/Al制造的本体异质结器件的电流-电压图。活性层组成由30:70103:PC₇₁BM变化至70:30103:PC₇₁BM。活性层由2%氯仿溶液以3500rpm速率浇铸。活性层厚度=105nm。

实施例25

图24和表6显示了使用器件结构ITO/PEDOT:PSS/103:PC₇₁BM/Al制造的BHJ器件的电流-电压图。活性层组成由30:70103:PC₇₁BM变化至70:30103:PC₇₁BM。活性层由2%氯仿溶液以3500rpm速率浇铸。活性层厚度=105nm。将器件在N₂和110℃下退火2分钟。

实施例26

图25显示了使用器件结构ITO/PEDOT:PSS/103:PC₇₁BM/Al制造的BHJ器件的最佳电流-电压图。活性层组成为60:40103:PC₇₁BM。活性层由2%氯仿溶液以2500rpm速率浇铸。活性层厚度=85nm。将器件在N₂和110℃下退火2分钟。

实施例27

图26显示了使用器件结构ITO/PEDOT:PSS/103:PC₇₁BM/Al制造的BHJ器件的EQE谱。活性层组成为60:40103:PC₇₁BM。活性层由2%氯仿溶液以2500rpm速率浇铸。活性层厚度=85nm。将器件在N₂和110℃下退火2分钟。

实施例28

图27显示了由CHCl₃(固体)浇铸的103:PC₇₁BM的60:40(w/w)混合物的膜和在110℃下退火2分钟膜(粗虚线)的UV-vis-NIR吸收光谱。

实施例29

场效应晶体管

图28显示了使用材料103的有机场效应晶体管的实例。在2000rpm下经40秒，将膜由在氯仿中为0.5%w/V旋涂至经清洁的SiO₂基材上。使用尺寸为L=40μm且W=1mm的阴影掩模在4×10^-7托下热沉积85nm的Au电极。对退火试样，在电极沉积之前，将试样在热板上于120°C下退火15分钟。

图28显示了FET器件的输出(顶部)和传输(底部)电流-电压曲线。

对浇铸膜而言，实施例化合物103的FET平均迁移率=7.61×10^-03cm²/Vs，而对退火膜而言，实施例化合物103的FET平均迁移率=1.11×10^-03cm²/Vs。

实施例30

吡啶并二唑(PO)有机中间体的推荐合成

吡啶并二唑(PO)核结构的合成如上所述。相关文献参见：M.Leclerc等，Journal of the American Chemical Society，2008，130，732.；R.A.J.Janssen等，Chemistry of Materials，2009，21，4669.；T.M.Swager等，Macromolecules，2008，41，5559；March’s Advanced Organic Chemistry，第5版，Wiley，2001。

本文所引用的所有公开文献、专利、专利申请和公开专利申请的公开内容通过明确引用由此全文并入本文中。

尽管出于清楚理解的目的以阐述和实施例的方式对前述发明以一定的详细程度进行了描述，然而对本领域技术人员而言，显而易见的是可实施某些改变和变更。因此，所述描述和实施例不应视为限制本发明的范围。

Claims

1.一种式II的化合物：

其中：

n为0-5且包括该端点的整数；

A₁独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基；

B₁各自独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基；且

B₂各自独立地选自不存在、H、F、C₁-C₁₆烷基或取代或未取代的芳基或杂芳基。

2.根据权利要求1的化合物，其具有式IIa、式IIb或式IIc：

其中：

其中A₁独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基；

B₁独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基；

B₂各自独立地选自不存在、H、F、C₁-C₁₆烷基或取代或未取代的芳基或杂芳基；且

n为0-5且包括该端点的整数。

3.根据权利要求1或2的化合物，其中A₁独立地选自C₆-C₂₀取代或未取代的芳基或杂芳基，B₁各自独立地选自C₆-C₂₀取代或未取代的芳基或杂芳基，且B₂各自独立地选自C₆-C₂₀取代或未取代的芳基或杂芳基。

4.根据权利要求1或2的化合物，其中A₁独立地选自C₆-C₁₀取代或未取代的芳基或杂芳基，B₁各自独立地选自C₆-C₁₀取代或未取代的芳基或杂芳基，且B₂各自独立地选自C₆-C₁₀取代或未取代的芳基或杂芳基。

5.根据权利要求1或2的化合物，其中A₁独立地选自取代或未取代的噻吩、吡咯、呋喃、苯基、磷杂环戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、并噻吩、三聚噻吩、噻吩并噻吩、二噻吩并噻吩、苯并噻吩、异苯并噻吩、苯并二噻吩、环戊二烯并二噻吩、硅杂环戊二烯、硅杂环戊二烯并二噻吩、吲哚、苯、萘、蒽、苝、茚、芴、芘、薁、吡啶、唑、噻唑、噻嗪、嘧啶、吡嗪、咪唑、苯并唑、苯并二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、异苯并呋喃、噻二唑、二噻吩并吡咯、二噻吩并磷杂环戊二烯和咔唑-9,9-RR’-9H-芴、9-R-9H-咔唑、3,3’-RR’-硅烯-2,2’-二噻吩、3,3’-RR’-环戊二烯并[2,1-b:3,4-b’]-二噻吩，其中R和R’＝C₁-C₃₀烷基或C₆-C₃₀芳基。

6.根据权利要求1或2的化合物，其中B₁独立地选自取代或未取代的噻吩、吡咯、呋喃、苯基、磷杂环戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、并噻吩、三聚噻吩、噻吩并噻吩、二噻吩并噻吩、苯并噻吩、异苯并噻吩、苯并二噻吩、环戊二烯并二噻吩、硅杂环戊二烯、硅杂环戊二烯并二噻吩、吲哚、苯、萘、蒽、苝、茚、芴、芘、薁、吡啶、唑、噻唑、噻嗪、嘧啶、吡嗪、咪唑、苯并唑、苯并二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、异苯并呋喃、噻二唑、全氟苯和咔唑。

7.一种式I的化合物：

其中：

X₁和Y₁选自N和CH，其中当X₁为N时，Y₁为CH，当X₁为CH时，Y₁为N；和

其中独立于X₁和Y₁，X₂和Y₂选自N和CH，其中当X₂为N时，Y₂为CH，当

X₂为CH时，Y₂为N；

A₁独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基；

B₁各自独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基；且

8.根据权利要求7的化合物，其中A₁独立地选自取代或未取代的噻吩、吡咯、呋喃、苯基、磷杂环戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、并噻吩、三聚噻吩、噻吩并噻吩、二噻吩并噻吩、苯并噻吩、异苯并噻吩、苯并二噻吩、环戊二烯并二噻吩、硅杂环戊二烯、硅杂环戊二烯并二噻吩、吲哚、苯、萘、蒽、苝、茚、芴、芘、薁、吡啶、唑、噻唑、噻嗪、嘧啶、吡嗪、咪唑、苯并唑、苯并二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、异苯并呋喃、噻二唑、二噻吩并吡咯、二噻吩并磷杂环戊二烯和咔唑-9,9-RR’-9H-芴、9-R-9H-咔唑、3,3’-RR’-硅烯-2,2’-二噻吩、3,3’-RR’-环戊二烯并[2,1-b:3,4-b’]-二噻吩，其中R和R’＝C₁-C₃₀烷基或C₆-C₃₀芳基。

9.根据权利要求7的化合物，其中B₁各自选自取代或未取代的噻吩、吡咯、呋喃、苯基、磷杂环戊二烯、苯并二噻吩、螺芴、螺噻吩、并噻吩、三聚噻吩、噻吩并噻吩、二噻吩并噻吩、苯并噻吩、异苯并噻吩、苯并二噻吩、环戊二烯并二噻吩、硅杂环戊二烯、硅杂环戊二烯并二噻吩、吲哚、苯、萘、蒽、苝、茚、芴、芘、薁、吡啶、唑、噻唑、噻嗪、嘧啶、吡嗪、咪唑、苯并唑、苯并二唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并呋喃、异苯并呋喃、噻二唑、全氟苯和咔唑。

10.根据权利要求7的化合物，其具有下式Ia、Ib或Ic：

11.一种式III的化合物：

其中：

M为N-R₁，其中R₁为H、C₁-C₃₀烷基或C₆-C₃₀芳基；

其中H₁选自A₁、-B₁-B₂、-A₁-B₁-B₂，或

n为0-5且包括该端点的整数；

A₁当存在时独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基；

B₁当存在时各自独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基；且

B₂当存在时各自独立地选自不存在、H、F、C₁-C₁₆烷基，或取代或未取代的芳基或杂芳基。

12.根据权利要求11的化合物，其中A₁当存在时独立地选自C₆-C₃₀取代或未取代的芳基或杂芳基。

13.根据权利要求11的化合物，其中A₁当存在时独立地选自C₆-C₂₀取代或未取代的芳基或杂芳基。

14.根据权利要求11的化合物，其中A₁当存在时独立地选自C₆-C₁₀取代或未取代的芳基或杂芳基。

15.根据权利要求11的化合物，其具有式IIIa、式IIIb、式IIIc或式IIId：

16.一种式IV-V的化合物：

其中：

K₁独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基；

E₁各自独立地不存在或选自取代或未取代的芳基或杂芳基；

D₁各自独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基；且

D₂各自独立地选自不存在、H、F、C₁-C₁₆烷基，或取代或未取代的芳基或杂芳基。

17.根据权利要求16的化合物，其中K₁独立地选自C₆-C₃₀取代或未取代的芳基或杂芳基。

18.根据权利要求16的化合物，其中K₁独立地选自C₆-C₂₀取代或未取代的芳基或杂芳基。

19.根据权利要求16的化合物，其中K₁独立地选自C₆-C₁₀取代或未取代的芳基或杂芳基。

20.根据权利要求16的化合物，其具有式IVa或式IVb：

其中：

其中K₁独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基；

D₁各自独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基；且

21.根据权利要求16的化合物，其具有式Va或式Vb：

其中：

其中K₁独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基；

D₁和E₁各自独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基；且

22.一种式VI-VII的化合物：

其中如下结构部分

选自：

(2,2’,7,7’-基-9,9’-螺双芴)，

(3,3’,7,7’-基-5,5’-螺双[二苯并[b,d]噻咯])，

(2,2’,6,6’-基-4,4’'-螺双[环戊二烯并[1,2-b:5,4-b’]二噻吩])，或

(2,2’,6,6’-基-4,4’-螺双[噻咯并[3,2-b:4,5-b’]二噻吩])；

其中：

F₁各自独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基；

G₁各自独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基；且

G₂各自独立地选自不存在、H、F、C₁-C₁₆烷基，或取代或未取代的芳基或杂芳基。

23.根据权利要求22的化合物，其具有式VIa或式VIb：

其中：

其中F₁各自独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基；

G₁各自独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基；且

24.根据权利要求22的化合物，其具有式VIIa或式VIIb：

其中：

其中F₁各自独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基；

G₁各自独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基；且

25.一种选自式1、式2、式3、式4、式5、式6、式7、式8、式9或式10的化合物：

其中：

n为0-5且包括该端点的整数；

m为0-5且包括该端点的整数；

J选自CH和N；

当X为CH时，X为S、O或NH；当J为N时，X为S；

R₄为任选被一个或多个C₁-C₁₆烷基取代的C₆-C₃₀芳基；

R₆选自任选被一个或多个C₁-C₁₆烷基取代的全氟芳基或芳基；且

给体各自独立地选自:

其中:

X为C或Si；

A为N或P；

R₁₁选自C₁-C₁₆烷基；

R₁₂选自C₁-C₁₆烷基、C₆-C₂₀未取代的芳基，或被一个或多个选自-F、C₁-C₂₀烷基、C₁-C₂₀氟烷基、-O-C₁-C₂₀烷基或-C₁-C₂₀氟烷基的基团取代的C₆-C₂₀芳基；

R₁₃选自C₁-C₁₆烷基或C₆-C₂₀芳基；

R₁₄选自C₁-C₁₆烷基、-O-C₁-C₁₆烷基、-C(＝O)-O-C₁-C₁₆烷基或-O-C(＝O)-C₁-C₁₆烷基；且

R₁₅选自C₁-C₁₆烷基、C₆-C₂₀未取代的芳基，或被一个或多个选自-F、C₁-C₂₀烷基、C₁-C₂₀氟烷基、-O-C₁-C₂₀烷基或-C₁-C₂₀氟烷基取代的C₆-C₂₀芳基；且

R₁₆选自C₁-C₁₆烷基、C₆-C₂₀未取代的芳基，或被一个或多个选自-F、C₁-C₂₀烷基、C₁-C₂₀氟烷基、-O-C₁-C₂₀烷基或-C₁-C₂₀氟烷基取代的C₆-C₂₀芳基。

26.根据权利要求25的化合物，其中R₆选自任选全氟化或任选被一个或多个C₁-C₁₆烷基取代的C₆-C₃₀芳基。

27.一种包含根据权利要求1的非聚合物型化合物的电子器件，其中所述非聚合物型化合物为所述电子器件的活性层中的电子受体或电子给体。

28.一种包含根据权利要求2的非聚合物型化合物的电子器件，其中所述非聚合物型化合物为所述电子器件的活性层中的电子受体或电子给体。

29.一种包含根据权利要求3的非聚合物型化合物的电子器件，其中所述非聚合物型化合物为所述电子器件的活性层中的电子受体或电子给体。

30.一种包含根据权利要求4-6中任一项的非聚合物型化合物的电子器件，其中所述非聚合物型化合物为所述电子器件的活性层中的电子受体或电子给体。

31.一种包含根据权利要求7-25中任一项的非聚合物型化合物的电子器件，其中所述非聚合物型化合物为所述电子器件的活性层中的电子受体或电子给体。

32.一种电子器件，其包括：

任选涂覆于透明基材上的第一集空穴电极1)；

与所述第一集空穴电极1)相邻的任选层2)；

包含电子受体材料和有机非聚合物型电子给体的混合物的层3)，所述电子给体包括根据权利要求1-4中任一项的化合物；

与层3)相邻的任选的层4)；和

第二集电子电极5)。

33.根据权利要求32的器件，其中与所述第一集空穴电极1)相邻的任选层2)为电子阻挡层、激子阻挡层或空穴传输层。

34.根据权利要求32的器件，其中与层3)相邻的任选的层4)为空穴阻挡层、激子阻挡层或电子传输层。

35.一种电子器件，其包括：

任选涂覆于透明基材上的第一集空穴电极1)；

与所述第一集空穴电极1)相邻的任选层2)；

包含电子受体材料和有机非聚合物型电子给体的混合物的层3)，所述电子给体包括根据权利要求5-26中任一项的化合物；

与层3)相邻的任选的层4)；和

第二集电子电极5)。

36.根据权利要求35的器件，其中与所述第一集空穴电极1)相邻的任选层2)为电子阻挡层、激子阻挡层或空穴传输层。

37.根据权利要求35的器件，其中与层3)相邻的任选的层4)为空穴阻挡层、激子阻挡层或电子传输层。

38.一种电子器件，其包括：

任选涂覆于透明基材上的第一集空穴电极1)；

与所述第一集空穴电极1)相邻的任选层2)；

包含有机非聚合物型电子受体材料和电子给体的混合物的层3)，所述电子受体包括根据权利要求4的化合物；

与层3)相邻的任选的层4)；和

第二集电子电极5)。

39.根据权利要求38的器件，其中与所述第一集空穴电极1)相邻的任选层2)为电子阻挡层、激子阻挡层或空穴传输层。

40.根据权利要求38的器件，其中与层3)相邻的任选的层4)为空穴阻挡层、激子阻挡层或电子传输层。

41.一种电子器件，其包括：

任选涂覆于透明基材上的第一集空穴电极1)；

与所述第一集空穴电极1)相邻的任选层2)；

包含有机非聚合物型电子受体材料和电子给体的混合物的层3)，所述电子受体包括根据权利要求5-20中任一项的化合物；

与层3)相邻的任选的层4)；和

第二集电子电极5)。

42.根据权利要求41的器件，其中与所述第一集空穴电极1)相邻的任选层2)为电子阻挡层、激子阻挡层或空穴传输层。

43.根据权利要求41的器件，其中与层3)相邻的任选的层4)为空穴阻挡层、激子阻挡层或电子传输层。

44.一种电子器件，其包括：

介电基材1)；

与所述介电基材1)相邻的任选层2)，其用于改性电介质的表面能和/或促进活性层的沉积；

包含有机非聚合物型空穴传输材料的活性层3)，所述有机非聚合物型空穴传输材料包括根据权利要求4-26中任一项的化合物；和

用于促进电荷注入和收集的金属电极4)。

45.一种电子器件，其包括：

介电基材1)；

包含有机非聚合物型电子传输材料的活性层3)，所述有机非聚合物型电子传输材料包括根据权利要求4-26中任一项的化合物；和

用于促进电荷注入和收集的金属电极4)。

46.根据权利要求44或45的器件，其中所述介电基材为Si/SiO₂。

47.根据权利要求27-46中任一项的电子器件，其中所述非聚合物型化合物在有机溶剂中的溶解度为至少5mg/mL。

48.根据权利要求47的器件，其中所述有机溶剂选自氯仿、甲苯、氯苯、二氯甲烷、四氢呋喃和二硫化碳。

49.根据权利要求27-48中任一项的电子器件，其中所述器件通过溶液加工非聚合物型化合物而制备。