CN111253202A - 芴衍生物及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种式(I)的化合物及其制备方法，其中，两个R相同或不同，两个R1相同或不同，每一个R和R1彼此独立地选自：未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个Ra取代的以下基团：C1‑40烷基、C2‑40烯基、C2‑40炔基、C1‑40烷氧基、C1‑40烷硫基、C6‑30芳基、5‑30元杂芳基或‑NRbRc。本发明的式(I)的化合物可用作有机半导体材料、具有放大自发射现象的材料、有机固体激光材料，应用于有机场效应晶体管和/或有机固体激光器和/或有机发光场效应晶体管中。
Figure DDA0002390902160000011

Description

芴衍生物及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于有机光电子学、有机固体激光和化工合成领域，具体涉及芴衍生物及其制备方法与应用。
背景技术
20世纪70年代，导电聚合物的发现敲开了有机电子学研究新领域的大门，具有π结构的有机半导体材料引起了科学家们的关注，它们被广泛地应用于有机场效应晶体管、有机发光二极管、有机太阳能电池、有机固体激光和有机发光场效应晶体管等领域。然而迄今为止，有机电泵浦激光的实现仍然面临着巨大的挑战，这也对有机半导体材料提出了新的要求，有机半导体不仅要具有较高的荧光量子产率与较好的电荷传输能力，还需要具有良好的光学增益以保证其良好的激光性能。这类有机半导体材料的设计与合成又对科学家们提出了新的挑战，而芴类衍生物的发现给我们带来了新的机遇。芴，是一种多环芳烃，两个苯环并着中间的五元环组成，分子式为C13H10，白色片状晶体，芴本身具有紫色荧光，有类似于萘的特征性芳香气味。主要存在于汽车废气、玉米须、煤焦油的高沸点组分中。通过文献调研发现，芴类衍生物具有良好的发光性能与激光性能，发明人希望通过共轭体系的扩展，实现其电学性能的进一步提升，发展一类同时兼具优异电学性能、发光性能与激光性能的有机半导体材料，为高性能有机晶体管器件、有机发光二极管器件、有机发光场效应晶体管器件和有机电泵浦激光及其相关有机光电子功能器件研究奠定材料基础。
1989年，Yoshino与合作者通过氧化偶联的方法，在芴的9位进行烷基链修饰，合成了具有可溶性的聚烷基芴。1996年，Pei与Yang通过金属催化合成了具有高分子量的共轭聚芴衍生物，该聚合物的薄膜具有强烈的蓝色荧光，荧光量子产率(PLQY)为73％。2006年，Sirringhaus教授团队以金为电极，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为绝缘层，构筑了基于聚(9,9-二辛基芴-共-苯并噻二唑)(F8BT)的顶栅底接触的有机发光场效应晶体管(OLET)器件，迁移率达到0.01cm2 V-1s-1，体现了较好的电荷传输性能。目前，具有良好的光电性能的芴类衍生物也不断的被设计合成出来，在有机光电子器件中显示了重要应用。所以，以芴为核的有机半导体材料的优越光电性能，使得这一领域的研究不仅具有理论价值，而且在新型有机光电器件的研究方面，譬如有机场效应晶体管、有机电致发光器件、有机发光场效应晶体管、有机电泵浦激光及其相关光电功能器件等方面具有潜在的应用前景。
发明内容
本发明提供一种化合物，其具有如下式(I)所示的结构：
Figure BDA0002390902140000021
其中，两个R相同或不同，两个R1相同或不同，每一个R和R1彼此独立地选自未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个Ra取代的以下基团：C1-40烷基、C2-40烯基、C2-40炔基、C1-40烷氧基、C1-40烷硫基、C6-30芳基、5-30元杂芳基或-NRbRc；
其中，每一个Ra彼此独立地选自硝基、氰基、羟基、卤素、未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个卤素、羟基、氰基或硝基取代的C1-40烷基、C2-40烯基、C2-40炔基、C1-40烷氧基、C1-40烷硫基、C6-30芳基、5-30元杂芳基或-NRbRc；
所述Rb和Rc相同或不同，彼此独立地选自氢、未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个卤素、羟基、氰基或硝基取代的C1-40烷基、C2-40烯基、C2-40炔基、C6-30芳基或5-30元杂芳基，条件是Rb和Rc不同时为氢；
优选地，两个R1彼此独立地选自氢、未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个卤素、羟基、氰基或硝基取代的C1-40烷基、C2-40烯基、C2-40炔基、C1-40烷氧基、C1-40烷硫基、C6-30芳基、5-30元杂芳基。
根据本发明的实施方案，在式(I)的化合物中，
两个R相同或不同，两个R1相同或不同，每一个R和R1彼此独立地选自未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个Ra取代的以下基团：C1-10烷基、C2-10烯基、C2-10炔基、C1-10烷氧基、C1-10烷硫基、C6-14芳基、5-14元杂芳基或-NRbRc；
其中，每一个Ra彼此独立地选自硝基、氰基、羟基、卤素、未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个卤素、羟基、氰基或硝基取代的C1-10烷基、C2-10烯基、C2-10炔基、C1-10烷氧基、C1-10烷硫基、C6-14芳基、5-14元杂芳基或-NRbRc；
所述Rb和Rc相同或不同，彼此独立地选自氢、未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个卤素、羟基、氰基或硝基取代的C1-10烷基、C2-10烯基、C2-10炔基、C6-14芳基或5-14元杂芳基，条件是Rb和Rc不同时为氢；
优选地，两个R1彼此独立地选自氢、未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个卤素、羟基、氰基或硝基取代的C1-10烷基、C2-10烯基、C2-10炔基、C1-10烷氧基、C1-10烷硫基、C6-14芳基、5-14元杂芳基。
根据本发明的实施方案，在式(I)的化合物中，
两个R相同或不同，两个R1相同或不同，每一个R和R1彼此独立地选自未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个Ra取代的C6-14芳基或5-14元杂芳基；
其中，每一个Ra彼此独立地选自硝基、氰基、羟基、卤素、未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个卤素、羟基、氰基或硝基取代的C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C1-6烷氧基、C1-6烷硫基、C6-14芳基、5-14元杂芳基或-NRbRc；
所述Rb和Rc相同或不同，彼此独立地选自未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个卤素、羟基、氰基或硝基取代的C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C6-14芳基或5-14元杂芳基；
优选地，两个R1彼此独立地选自氢、未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个卤素、羟基、氰基或硝基取代的C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C1-6烷氧基、C1-6烷硫基、C6-14芳基、5-14元杂芳基。
根据本发明的实施方案，在式(I)的化合物中，
两个R相同或不同，两个R1相同或不同，每一个R和R1彼此独立地选自未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个Ra取代的C6-14芳基或5-14元杂芳基；
其中，每一个Ra彼此独立地选自硝基、氰基、羟基、卤素、甲基、三氟甲基、乙基、丙基、丁基、苯基、卤代苯基、氰基苯基、羟基苯基、吡喃基、卤代吡喃基、氰基吡喃基、羟基吡喃基、噻吩基、卤代噻吩基、氰基噻吩基、羟基噻吩基、噻唑基、卤代噻唑基、氰基噻唑基、羟基噻唑基、噻二唑基、卤代噻二唑基、氰基噻二唑基、羟基噻二唑基或二苯氨基；
优选地，两个R1彼此独立地选自氢、甲基、三氟甲基、乙基、丙基、丁基、苯基、卤代苯基。
根据本发明的实施方案，在式(I)的化合物中，
两个R相同或不同，两个R1相同或不同，每一个R和R1彼此独立地选自未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个Ra取代的以下基团：苯基、萘基、噻吩基、呋喃基、蒽基、吡啶基、嘧啶基、吡嗪基、噻唑基、噻二唑基、吩嗪基、喹啉基、喹唑啉基或并噻吩基；
其中，每一个Ra彼此独立地选自硝基、氰基、羟基、卤素、甲基、三氟甲基、乙基、丙基、丁基、苯基、卤代苯基、氰基苯基、羟基苯基、吡喃基、卤代吡喃基、氰基吡喃基、羟基吡喃基、噻吩基、卤代噻吩基、氰基噻吩基、羟基噻吩基、噻唑基、卤代噻唑基、氰基噻唑基、羟基噻唑基、噻二唑基、卤代噻二唑基、氰基噻二唑基、羟基噻二唑基或二苯氨基；
优选地，两个R1彼此独立地选自氢、甲基、乙基、丙基、丁基。
根据本发明的实施方案，在式(I)的化合物中，
两个R相同或不同，两个R1相同或不同，每一个R和R1彼此独立地选自以下基团：苯基、萘基、噻吩基、呋喃基、三氟苯基、蒽基、吡啶基、吡嗪基、噻唑基、噻二唑基、吩嗪基、喹啉基、喹唑啉基、三氟甲基苯基、氰基苯基、噻吩基苯基、并二噻吩基、并三噻吩基、并四噻吩基、(二苯基氨基)苯基、三氟噻吩基苯基、苯基噻吩基4-正丁基-苯基、2-(2-乙基己基)-1H苯并异喹啉-1,3(2H)-二酮、三硝基苯基；
优选地，两个R1彼此独立地选自氢或甲基。
根据本发明的实施方案，所述式(I)的化合物选自如下的化合物：
Figure BDA0002390902140000051
Figure BDA0002390902140000061
本发明还提供上述式(I)化合物的制备方法，其可以为以下方法之一：
方法(a)：使化合物A与化合物R-B(OR’)2反应得到式(I)的化合物：
Figure BDA0002390902140000062
其中，R和R1具有上文所述的定义，X为卤素，如氟、氯、溴或碘；两个R’相同或不同，彼此独立地选自氢、C1-6烷基、C1-6烯基、C1-6炔基、C6-14芳基或5-14元杂芳基，或者两个R连同它们所连接的O原子以及B原子一起形成5-10元环；
方法(b)：包括以下步骤：
步骤(1)：使化合物A与化合物双(频哪醇合)二硼反应得到化合物C-1：
Figure BDA0002390902140000071
和
步骤(2)：使化合物C-1与化合物RX反应得到式(I)的化合物：
Figure BDA0002390902140000072
其中，R和R1具有上文所述的定义，X为卤素，如氟、氯、溴或碘；
或者，
方法(c)：使化合物C-2与化合物RX反应得到式(I)的化合物：
Figure BDA0002390902140000073
其中，R和R1具有上文所述定义，X为卤素，如氟、氯、溴或碘。
根据本发明的实施方案，上述方法(a)的反应、方法(b)的步骤(1)和(2)的反应以及方法(c)的反应可以在碱存在条件下进行，所述碱可以为碳酸钠、碳酸铯或碳酸钾中的一种、两种或更多种。
根据本发明的实施方案，上述方法(a)的反应、方法(b)的步骤(1)和(2)的反应以及方法(c)的反应可以在催化剂存在下进行，所述催化剂可以为钯催化剂，例如为四三苯基膦钯、1,1'-双二苯基膦二茂铁二氯化钯或醋酸钯中的一种、两种或更多种。
根据本发明的实施方案，上述方法(a)中，化合物R-B(OR’)2可以为
Figure BDA0002390902140000074
或
Figure BDA0002390902140000081
中的一种，其中，R具有上文所述定义；例如化合物R-B(OR’)2可以为苯硼酸、2-萘硼酸或6-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼烷-2-基)喹啉；R1具有上文所述定义；例如氢、甲基。
根据本发明的实施方案，上述方法(a)的反应、方法(b)的步骤(1)和(2)的反应以及方法(c)的反应的时间可以为5-72小时，例如为6-48小时，如10-24小时。
根据本发明的实施方案，上述方法(a)的反应、方法(b)的步骤(1)和(2)的反应以及方法(c)的反应的温度可以为80-180℃，例如为90-150℃，如100-120℃。
根据本发明的实施方案，上述方法(a)的反应、方法(b)的步骤(1)和(2)的反应以及方法(c)的反应可以在有机溶剂中进行，所述溶剂可以为甲醇、乙醇、四氢呋喃、二甲基亚砜、乙二醇二甲醚、二甲基甲酰胺、甲苯或二氧六环中的一种、两种或更多种。
根据本发明的实施方案，上述方法(a)的反应、方法(b)的步骤(1)和(2)的反应以及方法(c)的反应可以在惰性气体保护下进行，所述惰性气体为对反应呈惰性的气体，如氮气或氩气。
本发明提供式(I)的化合物作为有机半导体材料在有机光电器件中的应用，优选在制备有机场效应晶体管(OFET)、有机发光场效应晶体管(OLET)、有机光控晶体管、有机发光二极管及其相关功能器件中的应用，以及在放大自发射现象、有机固体激光器及其相关功能器件中的应用。
根据本发明的实施方案，所述有机半导体材料是通过物理气相沉积法获得的多个晶相的薄膜和/或晶体。
本发明还提供一种有机场效应晶体管，所述有机场效应晶体管包括式(I)的化合物。
根据本发明的实施方案，所述有机场效应晶体管的半导体层包括式(I)的化合物。
根据本发明的实施方案，所述半导体层为有机薄膜层和/或有机单晶层。
根据本发明的实施方案，所述有机场效应晶体管包括有机薄膜场效应晶体管和/或有机单晶场效应晶体管。
根据本发明的实施方案，所述有机场效应晶体管包括P型有机场效应晶体管、N型有机场效应晶体管和/或双极型有机场效应晶体管。
根据本发明的实施方案，所述式(I)的化合物具有放大自发射性质。
根据本发明的实施方案，含有式(I)化合物的有机薄膜层、有机单晶层和/或溶液具有放大自发射性质。
本发明还提供一种有机固体激光器，所述的有机固体激光器中包含式(I)的化合物。
根据本发明的实施方案，所述有机固体激光器的增益介质包括式(I)的化合物。
根据本发明的实施方案，所述增益介质为有机薄膜层、有机单晶层和/或溶液。
根据本发明的实施方案，所述有机固体激光器可以在溶液、薄膜或有机单晶中产生激光。
根据本发明的实施方案，所述有机固体激光器包括有机薄膜激光器和/或有机单晶激光器和/或有机溶液激光器。
本发明还提供一种水平有机发光场效应晶体管，所述水平有机发光场效应晶体管包括式(I)的化合物。
根据本发明的实施方案，所述水平有机发光场效应晶体管的半导体层包括式(I)的化合物。
根据本发明的实施方案，所述半导体层为有机薄膜层和/或有机单晶层。
根据本发明的实施方案，所述水平有机发光场效应晶体管包括水平有机薄膜发光场效应晶体管和/或水平有机单晶发光场效应晶体管。
本发明还提供一种垂直有机发光场效应晶体管，所述垂直有机发光场效应晶体管包括式(I)的化合物。
根据本发明的实施方案，所述垂直有机发光场效应晶体管的半导体层包括式(I)的化合物。
根据本发明的实施方案，所述半导体层为有机薄膜层和/或有机单晶层。
根据本发明的实施方案，所述垂直有机发光场效应晶体管包括垂直有机薄膜发光场效应晶体管和/或垂直有机单晶发光场效应晶体管。
术语与解释
除非另有定义，否则本文所有科技术语具有的含义与权利要求主题所属领域技术人员通常理解的含义相同。
术语“C1-40烷基”应理解为表示具有1～40个碳原子的直链或支链饱和一价烃基。例如，“C1-10烷基”表示具有1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个碳原子的直链和支链烷基，“C1-6烷基”表示具有1、2、3、4、5或6个碳原子的直链和支链烷基。所述烷基是例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、2-甲基丁基、1-甲基丁基、1-乙基丙基、1,2-二甲基丙基、新戊基、1,1-二甲基丙基、4-甲基戊基、3-甲基戊基、2-甲基戊基、1-甲基戊基、2-乙基丁基、1-乙基丁基、3,3-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、1,1-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、1,3-二甲基丁基或1,2-二甲基丁基等或它们的异构体。
术语“C2-40烯基”应理解为优选表示直连或支链的一价烃基，其包含一个或多个双键并且具有2～40个碳原子，优选“C2-10烯基”。“C2-10烯基”应理解为优选表示直连或支链的一价烃基，其包含一个或多个双键并且具有2、3、4、5、6、7、8、9或10个碳原子，例如，具有2、3、4、5或6个碳原子(即，C2-6烯基)，具有2或3个碳原子(即，C2-3烯基)。应理解，在所述烯基包含多于一个双键的情况下，所述双键可相互分离或者共轭。所述烯基是例如乙烯基、烯丙基、(E)-2-甲基乙烯基、(Z)-2-甲基乙烯基、(E)-丁-2-烯基、(Z)-丁-2-烯基、(E)-丁-1-烯基、(Z)-丁-1-烯基、戊-4-烯基、(E)-戊-3-烯基、(Z)-戊-3-烯基、(E)-戊-2-烯基、(Z)-戊-2-烯基、(E)-戊-1-烯基、(Z)-戊-1-烯基、己-5-烯基、(E)-己-4-烯基、(Z)-己-4-烯基、(E)-己-3-烯基、(Z)-己-3-烯基、(E)-己-2-烯基、(Z)-己-2-烯基、(E)-己-1-烯基、(Z)-己-1-烯基、异丙烯基、2-甲基丙-2-烯基、1-甲基丙-2-烯基、2-甲基丙-1-烯基、(E)-1-甲基丙-1-烯基、(Z)-1-甲基丙-1-烯基、3-甲基丁-3-烯基、2-甲基丁-3-烯基、1-甲基丁-3-烯基、3-甲基丁-2-烯基、(E)-2-甲基丁-2-烯基、(Z)-2-甲基丁-2-烯基、(E)-1-甲基丁-2-烯基、(Z)-1-甲基丁-2-烯基、(E)-3-甲基丁-1-烯基、(Z)-3-甲基丁-1-烯基、(E)-2-甲基丁-1-烯基、(Z)-2-甲基丁-1-烯基、(E)-1-甲基丁-1-烯基、(Z)-1-甲基丁-1-烯基、1,1-二甲基丙-2-烯基、1-乙基丙-1-烯基、1-丙基乙烯基、1-异丙基乙烯基。
术语“C2-40炔基”应理解为表示直连或支链的一价烃基，其包含一个或多个三键并且具有2～40个碳原子，优选“C2-10炔基”。术语“C2-10炔基”应理解为优选表示直连或支链的一价烃基，其包含一个或多个三键并且具有2、3、4、5、6、7、8、9或10个碳原子，，例如，具有2、3、4、5或6个碳原子(即，“C2-6炔基”)，具有2或3个碳原子(“C2-3炔基”)。所述炔基是例如乙炔基、丙-1-炔基、丙-2-炔基、丁-1-炔基、丁-2-炔基、丁-3-炔基、戊-1-炔基、戊-2-炔基、戊-3-炔基、戊-4-炔基、己-1-炔基、己-2-炔基、己-3-炔基、己-4-炔基、己-5-炔基、1-甲基丙-2-炔基、2-甲基丁-3-炔基、1-甲基丁-3-炔基、1-甲基丁-2-炔基、3-甲基丁-1-炔基、1-乙基丙-2-炔基、3-甲基戊-4-炔基、2-甲基戊-4-炔基、1-甲基戊-4-炔基、2-甲基戊-3-炔基、1-甲基戊-3-炔基、4-甲基戊-2-炔基、1-甲基戊-2-炔基、4-甲基戊-1-炔基、3-甲基戊-1-炔基、2-乙基丁-3-炔基、1-乙基丁-3-炔基、1-乙基丁-2-炔基、1-丙基丙-2-炔基、1-异丙基丙-2-炔基、2,2-二甲基丁-3-炔基、1,1-二甲基丁-3-炔基、1,1-二甲基丁-2-炔基或3,3-二甲基丁-1-炔基。特别地，所述炔基是乙炔基、丙-1-炔基或丙-2-炔基。
术语“C1-40烷氧基”应理解为-O-C1-40烷基，其中C1-40烷基具有上述定义。
术语“C1-40烷硫基”应理解为-S-C1-40烷基，其中C1-40烷基具有上述定义。
术语“C6-30芳基”应理解为具有6～30个碳原子，优选6～14个碳原子的一价芳香性或部分芳香性的单环、双环或三环烃环。术语“C6-14芳基”应理解为优选表示具有6、7、8、9、10、11、12、13或14个碳原子的一价芳香性或部分芳香性的单环、双环或三环烃环(“C6-14芳基”)，特别是具有6个碳原子的环(“C6芳基”)，例如苯基；或联苯基，或者是具有9个碳原子的环(“C9芳基”)，例如茚满基或茚基，或者是具有10个碳原子的环(“C10芳基”)，例如四氢化萘基、二氢萘基或萘基，或者是具有13个碳原子的环(“C13芳基”)，例如芴基，或者是具有14个碳原子的环(“C14芳基”)，例如蒽基。当所述C6-14芳基被取代时，其可以为单取代或者多取代。并且，对其取代位点没有限制，例如可以为邻位、对位或间位取代。
术语“杂芳基”应理解为具有5～30个环原子且包含1-5个独立选自N、O和S的杂原子的一价单环、双环或三环芳族环基团，例如“5-14元杂芳基”。术语“5-14元杂芳基”应理解为具有5、6、7、8、9、10、11、12、13或14个环原子——特别是5或6或9或10个碳原子——且其包含1-5个，优选1-3个——独立选自N、O和S的杂原子的一价单环、双环或三环芳族环基团，并且，另外在每一种情况下可为苯并稠合的。特别地，杂芳基选自噻吩基、呋喃基、吡咯基、噁唑基、噻唑基、咪唑基、吡唑基、异噁唑基、异噻唑基、噁二唑基、三唑基、噻二唑基等以及它们的苯并衍生物，例如苯并呋喃基、苯并噻吩基、苯并噁唑基、苯并异噁唑基、苯并咪唑基、苯并三唑基、吲唑基、吲哚基、异吲哚基等；或吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基等，以及它们的苯并衍生物，例如喹啉基、喹唑啉基、异喹啉基等；或吖辛因基、吲嗪基、嘌呤基等以及它们的苯并衍生物；或噌啉基、酞嗪基、喹唑啉基、喹喔啉基、萘啶基、蝶啶基、咔唑基、吖啶基、吩嗪基、吩噻嗪基、吩噁嗪基等。
术语“卤素”为氟、氯、溴或碘。
本发明的有益效果：
1.本发明的式(I)的化合物可以通过物理气相沉积法可控地制备式(I)化合物多个晶相的化合物(薄膜和/或单晶)，且每一个晶相都具有较好的光电性能。
2.本发明的式(I)的化合物可作为光电器件中的有机半导体的活性层：
2.1将本发明式(I)的化合物作为有机半导体层而制备的单晶的场效应晶体管的最高空穴迁移率最高为0.7cm2V-1s-1，有机场效应晶体管的制备和测试相对简单，且均在大气的条件下完成；
2.2将本发明的式(I)的化合物作为有机半导体层而制备的水平有机发光场效应晶体管显示了良好的发光特性，水平有机发光场效应晶体管的器件制备与测试均在手套箱中完成；
2.3将本发明的式(I)的化合物作为有机半导体层而制备的垂直有机发光场效应晶体管显示了良好的发光特性，垂直有机发光场效应晶体管的器件制备与测试均在手套箱中完成。
3.本发明的式(I)的化合物具有放大自发射性质，具有低阈值、高增益、低损耗等特性。
4.本发明的式(I)的化合物可作为有机固体激光器的材料，该材料具有低阈值与高品质因子等特性。
5.本发明的式(I)的化合物同时具有较高的电荷传输能力与较好的固态激光的特性，是一类较好的有机光电功能材料，为有机电泵浦激光的实现提供材料基础。
6.本发明的式(I)化合物的制备方法具有反应路线简单、高效、环境友好、原料价格低廉、合成成本低的优点；所述制备方法具有普适性高、重复性好等特点。
附图说明
图1示出了实施例1的2,7-二苯基芴(LD-1)在二氯甲烷中溶液的紫外-可见吸收光谱(a)、循环伏安曲线(b)和热分解温度曲线(c)。
图2示出了实施例2的2,7-二萘基芴(LD-2)在三氯甲烷中溶液的紫外-可见吸收光谱(a)、循环伏安曲线(b)。
图3示出了实施例3的2,7-二噻吩基芴(LD-3)在三氯甲烷中溶液的紫外-可见吸收光谱(a)、循环伏安曲线(b)。
图4示出了实施例4的2,7-二喹啉基芴(LD-4)在三氯甲烷在溶液的紫外-可见吸收光谱(a)、循环伏安曲线(b)。
图5示出了实施例1的α相2,7-二苯基芴(LD-1)的单晶数据结构。
图6示出了实施例1的β相2,7-二苯基芴(LD-1)的单晶数据结构。
图7示出了实施例6制备的有机场效应晶体管的结构示意图。
图8示出了实施例1的α相2,7-二苯基芴(LD-1)单晶场效应晶体管器件的转移曲线和输出曲线。
图9示出了实施例1的β相2,7-二苯基芴(LD-1)单晶场效应晶体管器件的转移曲线。
图10示出了实施例2的2,7-二萘基芴(LD-2)单晶场效应晶体管器件的转移曲线和输出曲线。
图11示出了实施例3的2,7-二噻吩基芴(LD-3)单晶场效应晶体管器件的转移曲线。
图12示出了实施例7中测试的2,7-二苯基芴(LD-1)的放大自发射性质和阈值曲线。
图13示出了实施例8中测试的2,7-二苯基芴(LD-1)有机固体激光中的光谱。
图14示出了实施例9中制备的水平有机发光场效应晶体管的显微镜照片。
图15示出了实施例9中制备的水平有机发光场效应晶体管电致发光光谱。
图16示出了实施例10中制备的垂直有机发光场效应晶体管的显微镜照片。
图17示出了实施例10中制备的垂直有机发光场效应晶体管的电流密度曲线与电致发光光谱。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。此外，应理解，在阅读了本发明所公开的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的保护范围之内。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1：2,7-二苯基芴(LD-1)的制备
Figure BDA0002390902140000151
在一个干燥的两口烧瓶中加入反应物2,7-二溴芴(1g,3mmol)、苯硼酸(1.463g,12mmol)与四三苯基膦钯(208mg,0.06eq.)。然后，通过真空油泵-双排管，抽换惰性气体，用注射器向烧瓶中依次缓慢加入甲苯30mL，碳酸钾溶液6mL，整个体系在氩气的氛围下加热到100℃并搅拌72小时。待反应结束降到室温后，加三氯甲烷溶液75mL萃取三次，在有机相中加入干燥剂硫酸镁干燥，减压蒸馏除去有机溶剂，过硅胶柱(石油醚：二氯甲烷＝10：1)，得到白色粉末(LD-1)，质量为0.6g，产率为61％。
该产物的结构确认数据如下所示：
质谱：MS(EI):m/z:318(M+).
核磁氢谱：1H NMR(CDCl3):δ＝4.03(s,2H),7.36(t,J＝7.36Hz,2H),7.47(t,J＝7.36Hz,4H),7.66(t,J＝8.46Hz,6H),7.8(s,2H),7.87(d,J＝7.86Hz,2H).
元素分析的计算值C25H28(％):C:94.30,H:5.70.实测值:C:93.96％,H:5.69％。
所得白色固体产物的光谱性质、电化学性质、热力学性质的测定如下：
(1)LD-1的光谱性质
图1中的(a)为LD-1在二氯甲烷溶液的紫外-可见吸收光谱。由图可知，LD-1在二氯甲烷溶液的最大吸收峰值为324nm。
(2)LD-1的电化学性质
采用三电极体系测试：工作电极是玻碳电极，铂丝为对电极，Ag/AgCl为参比电极，Bu4NPF6作为支持电解质。测试条件为：扫描范围为0-2.0V(vs.Ag/AgCl)，扫描速率为100mV/s。图1中的(b)为LD-1的循环伏安曲线。其电化学测试结果显示，LD-1的起始氧化电位为1.35eV，由此计算的最高占有轨道能级(HOMO)能级为-5.76eV，表明LD-1具有很高的氧化稳定性。
(3)LD-1的热力学性质
图1中的(c)为LD-1的热失重曲线(TGA)，由曲线分析可知，化合物LD-1显示出优越的热稳定性，其热分解温度为337℃。
实施例2：2,7-二萘基芴(LD-2)的制备
Figure BDA0002390902140000161
在一个干燥的两口烧瓶中加入反应物2,7-二溴芴(1g,3mmol)，2-萘硼酸(2g,11.6mmol)与醋酸钯(27mg)、四氟硼酸三叔丁基膦(41mg)、氟化钾(1.4g，24mmol)。然后，通过真空油泵-双排管，抽换氩气，用注射器向烧瓶中依次缓慢加入1,4-二氧六环15mL，整个体系在氩气的氛围下加热到100℃并搅拌24小时。待反应结束降到室温后，萃取，在有机相中加入硫酸镁干燥，减压蒸馏除去有机溶剂，过硅胶柱(石油醚：二氯甲烷＝5：1)，得到白色粉末2,7-二萘基芴(LD-2)，质量为1.228g，产率为95％。
该产物的结构确认数据如下所示：
质谱：EI:M+:418.
质谱：MS(MALDI-TOF):计算值M-,418；实测值,418.
核磁氢谱：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):8.13(s,2H),7.94(m,8H),7.88(d,2H),7.84(d,2H),7.79(d,2H),7.5(m,4H),4.1(s,2H).
所得白色固体产物的光谱性质、电化学性质、热力学性质的测定如下：
(1)LD-2的光谱性质
图2中的(a)为2,7-二萘基芴在三氯甲烷溶液的紫外-可见吸收光谱。由图可知，LD-2在三氯甲烷溶液中的最大吸收峰值为334nm。
(2)LD-2的电化学性质
采用三电极体系测试：工作电极是玻碳电极，铂丝为对电极，Ag/AgCl为参比电极，Bu4NPF6作为支持电解质。测试条件为：扫描范围为0-1.6V(vs.Ag/AgCl),扫描速率为100mV/s。图2中的(b)为2,7-二萘基芴(LD-2)在三氯甲烷溶液循环伏安曲线。电化学测试显示，LD-2的起始氧化电位为1.14V，由此计算的最高占有轨道能级(HOMO)能级为-5.54eV。
实施例3：2,7-二噻吩基芴(LD-3)的制备
Figure BDA0002390902140000171
在干燥的两口烧瓶中加入底物2,7-二溴芴(2g,6mmol)，双联频哪醇基二硼(7.6g,30mmol)，醋酸钾(2.352g,24mmol)1,1’-双(二苯基膦)二茂铁]二氯化钯(II)(0.246g,0.3mmol)。然后加入30mL二甲基亚砜，在氮气的氛围下鼓泡15分钟以排除空气。该反应在氮气的氛围下保持在100℃并搅拌24小时。待反应结束，降低到室温时，二氯甲烷萃取，有机层用干燥剂硫酸镁进行干燥。经过减压蒸馏除去溶剂，过硅胶柱石油醚/二氯甲烷(10:1)。逐渐加大极性从5:1加到2:1，最后获得产物2,7-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼烷-2-基)-9H-芴，质量为2.5g，产率达到96.9％。
该产物的结构确认数据如下所示：
质谱：EI:M+:418.
质谱：MS(MALDI-TOF):计算值M-,418；实测值,418.
核磁氢谱：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):8.01(s,2H),7.83(s,4H),3.89(s,2H),1.37(m,24H).
Figure BDA0002390902140000181
在干燥的两口烧瓶中加入2-溴噻吩(0.86g,5.28mmol)，2,7-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼烷-2-基)-9H-芴(1.0g,2.4mmol)，催化剂四三苯基膦钯(55mg,0.02eq.)，三辛基甲基氯化铵(0.48g,1.2mmol)，抽真空通氩气。将碳酸钠(1.3g,12mmol)溶解于6mL水中，将其倒入36mL甲苯溶剂中，鼓泡15分钟，通过注射器，缓慢的将该溶液注入到两口烧瓶内，该混合液在氩气的氛围下加热到100℃保持48小时。待反应结束冷却到室温时，水清洗，三氯甲烷进行萃取，硫酸镁干燥，减压蒸馏除去有机溶剂，最后过硅胶柱石油醚/二氯甲烷(10:1)，获得黄色固体产物2.7-二噻吩基芴(LD-3)，质量为0.66g，该反应的产率为84％。
该产物的结构确认数据如下所示：
质谱：EI:M+:330.
质谱：MS(MALDI-TOF):计算值M-,330；实测值,330.
核磁氢谱：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):7.78(m,4H),7.66(d,2H),7.37(s,2H),7.28(d,2H),7.11(m,2H),3.99(s,2H).
所得黄色固体产物的光谱性质、电化学性质的测定如下：
(1)LD-3的光谱性质
图3中的(a)为2.7-二噻吩基芴在三氯甲烷溶液的紫外-可见吸收光谱。由图可知，LD-3在三氯甲烷溶液中的最大吸收峰值为349nm。
(2)LD-3的电化学性质
采用三电极体系测试：工作电极是玻碳电极，铂丝为对电极，Ag/AgCl为参比电极，Bu4NPF6作为支持电解质。测试条件为：扫描范围为0-1.6V(vs.Ag/AgCl),扫描速率为100mV/s。图3中的(b)为2,7-二噻吩芴(LD-3)在三氯甲烷溶液循环伏安曲线。电化学测试显示，LD-3的起始氧化电位为1.08V，由此计算的最高占有轨道能级(HOMO)能极为-5.46eV。
实施例4：2.7-二喹啉基芴(LD-4)的制备
Figure BDA0002390902140000191
在干燥的两口烧瓶中加入反应物2,7-二溴芴(1g,3mmol)，6-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼烷-2-基)喹啉(2.296g,9mmol)，四三苯基膦钯(208mg,0.06eq.)与相转移剂。然后，通过真空油泵-双排管，抽换惰性气体3次，用注射器向烧瓶中依次缓慢加入甲苯30mL，碳酸钾(3.3128g,24mmol)溶于12mL水中，整个体系在氩气的氛围下加热到100℃并搅拌72小时。待反应结束降到室温后，加三氯甲烷溶液75mL萃取，在有机相中加入干燥剂硫酸镁干燥，减压蒸馏除去有机溶剂，过硅胶柱(石油醚：乙酸乙酯＝3：2)，得到白色产物2.7-二喹啉基芴(LD-4)，质量为0.65g，产率为50％。
该产物的结构确认数据如下所示：
质谱：EI:M+:420.
质谱：MS(MALDI-TOF):计算值M-,420；实测值,420.
核磁氢谱：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):8.95(s,2H),8.32(m,4H),8.13(s,4H),7.97(d,4H),7.80(d,2H),7.51(m,2H),4.12(s,2H).
所得白色固体产物的光谱性质、电化学性质、热力学性质的测定如下：
(1)LD-4的光谱性质
图4中的(a)为2.7-二喹啉基芴在三氯甲烷溶液的紫外-可见吸收光谱。由图可知，LD-4在三氯甲烷溶液的最大吸收峰值为341nm。
(2)LD-4的电化学性质
采用三电极体系测试：工作电极是玻碳电极，铂丝为对电极，Ag/AgCl为参比电极，Bu4NPF6作为支持电解质。测试条件为：扫描范围为0-1.6V(vs.Ag/AgCl),扫描速率为100mV/s。图4中的(b)为2,7-二喹啉基芴(LD-4)在三氯甲烷溶液循环伏安曲线。电化学测试显示，LD-4的起始氧化电位为1.35V，由此计算的最高占有轨道能级(HOMO)能极为-5.75eV。
实施例5：实施例1中制备的化合物(LD-1)的两个晶相的可控制备
晶相制备流程：将装有LD-1粉末的石英舟放置在管式炉的高温区，将多个OTS修饰过的SiO2的硅片放置在低温区，在155℃的温度下，通入35pa的氮气，沉积2.5小时，获得了形状规则的有机单晶。在靠近热源方向的硅片上生长的为片状的晶体，我们命名为α相LD-1晶体；在远离热源方向的硅片上生长的为棍状的晶体，我们命名为β相LD-1晶体。
α相LD-1的单晶结构(正交晶系)如图5所示。
晶胞参数如下：a＝5.8687(2)，
Figure BDA0002390902140000201
α＝90°，β＝90°，γ＝90°。
β相LD-1的单晶结构(单斜晶系)如图6所示。
晶胞参数如下：a＝7.9816(3)，
Figure BDA0002390902140000202
α＝90°，β＝95.917(3)°，γ＝90°。
实施例6：由本发明的化合物制备有机场效应晶体管器件及器件的性能测试
器件制备：取清洗后的带有OTS修饰的硅片，放入到管式炉中，抽真空，通氩气，通过气相传输法分别获得的2,7-二苯基芴(LD-1)、2,7-二萘基芴(LD-2)、2,7-二噻吩基芴(LD-3)的晶体于修饰后的OTS硅片上，最后，采用贴金膜(作为源极与漏极)的方法在大气的条件下制备有机单晶场效应器件。
该器件模型的结构示意图如图7所示。
器件性能测试：将上述的有机单晶场效应晶体管器件放置在装有Keithley 4200微操作探针台上，分别测试转移曲线和输出曲线，其中，输出曲线是指在一定的栅压VG下，源漏电流ISD随源漏电压VSD的变化曲线；转移曲线是指在一定的源漏电压VSD下，源漏电流ISD随栅压VG的变化曲线。其中，α相2,7-二苯基芴(LD-1)最大的单晶空穴迁移率为0.25cm2V-1s-1，开关比106，阈值电压为5V。图8所示为器件典型的转移曲线与输出曲线。β相2,7-二苯基芴(LD-1)最大的单晶空穴迁移率为0.08cm2V-1s-1，开关比104，阈值电压为-20V。图9所示为器件典型的转移曲线。2,7-二萘基芴(LD-2)最大的单晶空穴迁移率为0.74cm2V-1s-1，开关比106，阈值电压为2.5V。图10所示为器件典型的转移曲线与输出曲线。2,7-二噻吩基芴(LD-3)最大的单晶空穴迁移率为2.14×10-3cm2V-1s-1，开关比102，阈值电压为-25V。图11所示为器件典型的转移曲线。
实施例7：实施例1中制备的化合物(LD-1)的放大自发射性质的测试
放大自发射现象的测试是由三次谐波的掺钕钇铝石榴石脉冲激光器作为泵浦光源，激光波长为355nm，脉冲长度为10ns，频率为10Hz。利用柱面镜将光斑变为条带状，利用可调狭缝调节条带光斑的长度，利用中性密度衰减片控制泵浦光源的能量，用功率计测试脉冲光源的能量。其中，图12为随着泵浦能量的不断增加，LD-1晶体的荧光光谱的半峰宽逐渐窄化，产生了放大自发射的现象，其阈值为168μJ cm-2，预示着可以将LD-1晶体可以作为增益介质应用于有机固体激光中。
实施例8：实施例1中制备的化合物(LD-1)在有机固体激光中的性能测试
选取波长为355nm，脉冲宽度100fs，频率为1KHz飞秒激光光源激发二维光学平台上的单根LD-1晶体的中间位置，通过移动物镜的镜头收集LD-1晶体的荧光，所收集的信号通过反射和汇聚直接到达光谱仪上，进而获得单根LD-1晶体的空间分辨率光谱,如图13所示，随着泵浦能量的增加，光谱逐渐窄化，最后出现激光的模式峰，产生激光。
实施例9：由本发明的化合物制备水平有机发光场效应晶体管及晶体管的性能测试
器件的制备：取清洁好的SiO2/Si作为基底，旋涂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为缓冲层，保持90℃退火2小时后，将LD-2有机单晶转移到此基底上，然后在手套箱中进行不对称电极蒸镀，其中，金(30nm)/三氧化钼(2nm)钙(35nm)/氟化铯(0.6nm)。
该器件显微镜照片如图14所示。
器件性能测试：在手套箱中，将上述的水平有机发光场效应晶体管器件转移到在装有Keithley 4200微操作探针台上，测试其转移曲线和输出曲线，其光学的测试由光电倍增管完成。图15所示为器件在不同栅压下的电致发光曲线。
实施例10：由本发明的化合物制备垂直有机发光场效应晶体管及晶体管的性能测试
器件的制备：取在SiO2/Si上图案化的石墨烯的基底上，蒸镀金电极，将该基底放入手套箱中，以约3A/s的速度和6×10-4pa的压力真空蒸镀200nmN,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺，40nm LD-1和40nm 1,3,5-三[(3-吡啶基)-苯-3-基]苯。蒸镀完有机层后，在手套箱中蒸镀顶电极，以0.1A/s的速度沉积0.5nm氟化锂、1nm铝以及38.5nm银。
该器件模型的发光显微镜照片如图16所示。
器件性能测试：在手套箱中，将上述的垂直有机发光场效应晶体管器件转移到在装有Keithley 4200微操作探针台上，测试其转移曲线和输出曲线，其光学的测试由光电倍增管完成。图17所示为器件典型的电流密度曲线与其在不同栅压下的电致发光曲线。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种化合物，其具有如下式(I)所示的结构，
Figure FDA0002390902130000011
其中，两个R相同或不同，两个R1相同或不同，每一个R和R1彼此独立地选自未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个Ra取代的以下基团：C1-40烷基、C2-40烯基、C2-40炔基、C1-40烷氧基、C1-40烷硫基、C6-30芳基、5-30元杂芳基或-NRbRc；
其中，每一个Ra彼此独立地选自硝基、氰基、羟基、卤素、未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个卤素、羟基、氰基或硝基取代的C1-40烷基、C2-40烯基、C2-40炔基、C1-40烷氧基、C1-40烷硫基、C6-30芳基、5-30元杂芳基或-NRbRc；
所述Rb和Rc相同或不同，彼此独立地选自氢、未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个卤素、羟基、氰基或硝基取代的C1-40烷基、C2-40烯基、C2-40炔基、C6-30芳基或5-30元杂芳基，条件是Rb和Rc不同时为氢；
优选地，两个R1彼此独立地选自氢、未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个卤素、羟基、氰基或硝基取代的C1-40烷基、C2-40烯基、C2-40炔基、C1-40烷氧基、C1-40烷硫基、C6-30芳基、5-30元杂芳基。
2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，
两个R相同或不同，两个R1相同或不同，每一个R和R1彼此独立地选自未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个Ra取代的以下基团：C1-10烷基、C2-10烯基、C2-10炔基、C1-10烷氧基、C1-10烷硫基、C6-14芳基、5-14元杂芳基或-NRbRc；
其中，每一个Ra彼此独立地选自硝基、氰基、羟基、卤素、未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个卤素、羟基、氰基或硝基取代的C1-10烷基、C2-10烯基、C2-10炔基、C1-10烷氧基、C1-10烷硫基、C6-14芳基、5-14元杂芳基或-NRbRc；
所述Rb和Rc相同或不同，彼此独立地选自氢、未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个卤素、羟基、氰基或硝基取代的C1-10烷基、C2-10烯基、C2-10炔基、C6-14芳基或5-14元杂芳基，条件是Rb和Rc不同时为氢；
优选地，两个R1彼此独立地选自氢、未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个卤素、羟基、氰基或硝基取代的C1-10烷基、C2-10烯基、C2-10炔基、C1-10烷氧基、C1-10烷硫基、C6-14芳基、5-14元杂芳基；
优选地，在式(I)的化合物中，
两个R相同或不同，两个R1相同或不同，每一个R和R1彼此独立地选自未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个Ra取代的C6-14芳基或5-14元杂芳基；
其中，每一个Ra彼此独立地选自硝基、氰基、羟基、卤素、未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个卤素、羟基、氰基或硝基取代的C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C1-6烷氧基、C1-6烷硫基、C6-14芳基、5-14元杂芳基或-NRbRc；
所述Rb和Rc相同或不同，彼此独立地选自未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个卤素、羟基、氰基或硝基取代的C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C6-14芳基或5-14元杂芳基；
优选地，两个R1彼此独立地选自氢、未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个卤素、羟基、氰基或硝基取代的C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C1-6烷氧基、C1-6烷硫基、C6-14芳基、5-14元杂芳基；
优选地，在式(I)的化合物中，
两个R相同或不同，两个R1相同或不同，每一个R和R1彼此独立地选自未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个Ra取代的C6-14芳基或5-14元杂芳基；
其中，每一个Ra彼此独立地选自硝基、氰基、羟基、卤素、甲基、三氟甲基、乙基、丙基、丁基、苯基、卤代苯基、氰基苯基、羟基苯基、吡喃基、卤代吡喃基、氰基吡喃基、羟基吡喃基、噻吩基、卤代噻吩基、氰基噻吩基、羟基噻吩基、噻唑基、卤代噻唑基、氰基噻唑基、羟基噻唑基、噻二唑基、卤代噻二唑基、氰基噻二唑基、羟基噻二唑基或二苯氨基；
优选地，两个R1彼此独立地选自氢、甲基、三氟甲基、乙基、丙基、丁基、苯基、卤代苯基；
优选地，在式(I)的化合物中，
两个R相同或不同，两个R1相同或不同，每一个R和R1彼此独立地选自未取代的或任选地被一个、两个、三个或更多个Ra取代的以下基团：苯基、萘基、噻吩基、呋喃基、蒽基、吡啶基、嘧啶基、吡嗪基、噻唑基、噻二唑基、吩嗪基、喹啉基、喹唑啉基或并噻吩基；其中，每一个Ra彼此独立地选自硝基、氰基、羟基、卤素、甲基、三氟甲基、乙基、丙基、丁基、苯基、卤代苯基、氰基苯基、羟基苯基、吡喃基、卤代吡喃基、氰基吡喃基、羟基吡喃基、噻吩基、卤代噻吩基、氰基噻吩基、羟基噻吩基、噻唑基、卤代噻唑基、氰基噻唑基、羟基噻唑基、噻二唑基、卤代噻二唑基、氰基噻二唑基、羟基噻二唑基或二苯氨基；
优选地，两个R1彼此独立地选自氢、甲基、乙基、丙基、丁基；
优选地，在式(I)的化合物中，
两个R相同或不同，两个R1相同或不同，每一个R和R1彼此独立地选自以下基团：苯基、萘基、噻吩基、呋喃基、三氟苯基、蒽基、吡啶基、吡嗪基、噻唑基、噻二唑基、吩嗪基、喹啉基、喹唑啉基、三氟甲基苯基、氰基苯基、噻吩基苯基、并二噻吩基、并三噻吩基、并四噻吩基、(二苯基氨基)苯基、三氟噻吩基苯基、苯基噻吩基4-正丁基-苯基、2-(2-乙基己基)-1H苯并异喹啉-1,3(2H)-二酮、三硝基苯基；
优选地，两个R1彼此独立地选自氢或甲基。
3.根据权利要求1或2所述的化合物，其特征在于，所述式(I)的化合物选自如下的化合物：
Figure FDA0002390902130000041
Figure FDA0002390902130000051
4.权利要求1-3中任一项所述的式(I)化合物的制备方法，其为以下方法之一：
方法(a)：使化合物A与化合物R-B(OR’)2反应得到式(I)的化合物：
Figure FDA0002390902130000052
其中，R和R1具有权利要求1-3任一项所述的定义，X为卤素，如氟、氯、溴或碘；两个R’相同或不同，彼此独立地选自氢、C1-6烷基、C1-6烯基、C1-6炔基、C6-14芳基或5-14元杂芳基，或者两个R’连同它们所连接的O原子以及B原子一起形成5-10元环；
方法(b)：包括以下步骤：
步骤(1)：使化合物A与化合物双(频哪醇合)二硼反应得到化合物C-1：
Figure FDA0002390902130000053
和
步骤(2)：使化合物C-1与化合物RX反应得到式(I)的化合物：
Figure FDA0002390902130000061
其中，R和R1具有权利要求1-3任一项所述的定义，X为卤素，如氟、氯、溴或碘；
或者，
方法(c)：使化合物C-2与化合物RX反应得到式(I)的化合物：
Figure FDA0002390902130000062
其中，R和R1具有权利要求1-3任一项所述定义，X为氟、氯、溴或碘。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述方法(a)的反应、方法(b)的步骤(1)和(2)的反应以及方法(c)的反应可以在碱存在条件下进行，所述碱可以为碳酸钠、碳酸铯或碳酸钾中的一种、两种或更多种；
优选地，所述方法(a)的反应、方法(b)的步骤(1)和(2)的反应以及方法(c)的反应可以在催化剂存在下进行，所述催化剂可以为钯催化剂，例如为四三苯基膦钯、PdCl2(dppf)2或Pd(OAc)2中的一种、两种或更多种；
优选地，所述方法(a)中，化合物R-B(OR’)2可以为
Figure FDA0002390902130000063
中的一种，其中，R具有权利要求1-3任一项所述定义；例如化合物R-B(OR’)2可以为苯硼酸、2-萘硼酸或6-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼烷-2-基)喹啉；
优选地，所述方法(a)的反应、方法(b)的步骤(1)和(2)的反应以及方法(c)的反应可以在有机溶剂中进行，所述溶剂可以为甲醇、乙醇、四氢呋喃、二甲基亚砜、乙二醇二甲醚、二甲基甲酰胺、甲苯或二氧六环中的一种、两种或更多种；
优选地，所述方法(a)的反应、方法(b)的步骤(1)和(2)的反应以及方法(c)的反应可以在惰性气体保护下进行，所述惰性气体为对反应呈惰性的气体，如氮气或氩气。
6.权利要求1-3中任一项所述的式(I)的化合物作为有机半导体材料在有机光电器件中的应用；
优选地，所述有机半导体材料是通过物理气相沉积法获得的多个晶相的薄膜和/或晶体；
优选地，所述有机半导体材料在制备有机场效应晶体管(OFET)、有机发光场效应晶体管(OLET)、有机光控晶体管和/或有机发光二极管及其相关功能器件中的应用，以及在有机固体激光及其相关功能器件中的应用。
7.一种有机场效应晶体管，所述有机场效应晶体管包括权利要求1-3中任一项所述的式(I)的化合物；
优选地，所述有机场效应晶体管的半导体层包括式(I)的化合物；
优选地，所述半导体层为有机薄膜层和/或有机单晶层；
优选地，所述有机场效应晶体管包括有机薄膜场效应晶体管和/或有机单晶场效应晶体管；
优选地，所述有机场效应晶体管包括P型有机场效应晶体管、N型有机场效应晶体管和/或双极型有机场效应晶体管。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的式(I)的化合物，其特征在于，所述式(I)的化合物具有放大自发射性质；
优选地，含有式(I)化合物的有机薄膜层、有机单晶层和/或有机溶液具有放大自发射性质。
9.一种有机固体激光器，其包含权利要求1-3中任一项所述的式(I)的化合物；
优选地，所述有机固体激光器的增益介质包括式(I)的化合物；
优选地，所述增益介质为有机薄膜层和/或有机单晶层和/或溶液；
优选地，所述有机固体激光器包括有机薄膜激光器和/或有机单晶激光器和/或有机溶液激光器。
10.一种有机发光场效应晶体管，其包括权利要求1-3中任一项所述的式(I)的化合物；
优选地，所述有机发光场效应晶体管为水平有机发光场效应晶体管或垂直有机发光场效应晶体管；
优选地，所述水平和垂直有机发光场效应晶体管的半导体层包括式(I)的化合物；
优选地，所述半导体层为有机薄膜层和/或有机单晶层；
优选地，所述水平有机发光场效应晶体管包括水平有机薄膜发光场效应晶体管和/或水平有机单晶发光场效应晶体管；
优选地，所述垂直有机发光场效应晶体管包括垂直有机薄膜发光场效应晶体管和/或垂直有机单晶发光场效应晶体管。
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