CN112778335B - 一类含二唑吲哚并吡咯的稠环化合物及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一类含二唑吲哚并吡咯的稠环化合物及其制备方法与应用，所述稠环化合物结构式如式1，式中，X相同或不同地选自CR1或N；Y相同或不同地选自：C(R1)2、NR1、BR1、C(R1)2O、Si(R1)2、Ge(R1)2、R1C＝CR1、C(R1)2C(R1)2、C＝O、C＝NR1、C(＝O)O、C(＝O)NR1、P(＝O)(R1)、P(＝S)(R1)、O、S、Se、Te、S(＝O)和SO2中的至少一种；*为R1或Ar；Ar为稠环基团。该类稠环化合物具有较强的化学稳定性及化学修饰性，具有较好的光探测性能；所述稠环化合物含二唑单元，吸电性较好，是有利于实现空气稳定的n型半导体材料。
Figure DDA0002259291080000011

Description

一类含二唑吲哚并吡咯的稠环化合物及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于有机光电技术领域，具体涉及一类含二唑吲哚并吡咯的稠环化合物及其制备方法与应用。
背景技术
光电二极管不但可以用于将光转换成电，还能用作光探测用于智能电子设备的传感器，是智能电子设备不可或缺的组成部分。随着智能电子设备的普及，人们对高性能、低成本的红外光探测器需求日益增加，为自动化、人机交互和人工智能等产业转型升级提供了重要机遇。除了工作在可见光波段(0.3-0.8微米)的光探测器之外，具有红外波段(0.8-1.8微米)的光探测器和图像阵列在便携式电子产品、无人驾驶汽车、住宅安全系统、人机交互、互联网支付所需的身份识别和人工智能方面具有广阔的应用前景。例如，在虚拟现实/增强现实(VR/AR)系统中，除了全彩相机之外，还需要红外(IR)图像阵列来感知用户或机器人的移动。在美国苹果公司于2017年推出的高端智能手机iPhoneX中，以微型主动式红外感测的面部识别(Face ID)系统代替了盛行多年的指纹识别技术，并在最新季报中透漏今后所有的手机产品都将采用此面部识别系统。此外，红外光探测器还可用于无人驾驶汽车在黑暗或浓雾多雨环境中的360度全天候红外摄像机系统、与人们生活紧密相关的领域如住宅门、行李箱、手袋等财产的无钥匙电子锁、以及多种空天及国防领域等。
相比于无机半导体材料，有机半导体由于具有带隙可调、柔性可弯曲及高光电转化效率等特征，是用于光电传感器的热门候选之一。有机半导体由于其迁移率适中，具有抑制暗电流的天然优势；更重要的是，可溶液加工的有机/聚合物半导体材料可以作为电子“墨水”，与喷墨打印技术相结合可以低成本的实现像素器件的阵列化和成像系统的集成。因此，非常有必要发展高效的窄带隙有机半导体材料。近年来，由于有机/聚合物光电材料及其光电器件具有上述特殊的优点，国内外学术界及产业界都在加大对这一领域的投入，使得有机/聚合物半导体电子学领域得到了快速发展。其中国家自然科学基金会和其他部门资助的有机光伏项目在中国取得了重大进展，确立了世界领先的地位。特别是随着有机光伏领域的飞速发展，新型有机n型半导体层出不穷。但是，目前业内常用电子给体型稠环作为分子核，这类结构具有如下明显缺陷，小型的稠环核不容易将吸收光谱推红，而稠环核过大会导致分子趋于p型容易造成激子分离困难，光探测性能下降。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一类含二唑吲哚并吡咯的稠环化合物。
本发明的另一目的在于提供一类含二唑吲哚并吡咯的稠环化合物的聚合物或树枝状大分子。
本发明的再一目的在于提供上述一类含二唑吲哚并吡咯的稠环化合物以及上述一类含二唑吲哚并吡咯的稠环化合物的聚合物或树枝状大分子的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述一类含二唑吲哚并吡咯的稠环化合物以及上述一类含二唑吲哚并吡咯的稠环化合物的聚合物或树枝状大分子的应用。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一类含二唑吲哚并吡咯的稠环化合物，具有如下化学结构式：
Figure BDA0002259291060000021
式1中，X相同或不同地选自CR1或N；Y相同或不同地选自：C(R1)2、NR1、BR1、C(R1)2O、Si(R1)2、Ge(R1)2、R1C＝CR1、C(R1)2C(R1)2、C＝O、C＝NR1、C(＝O)O、C(＝O)NR1、P(＝O)(R1)、P(＝S)(R1)、O、S、Se、Te、S(＝O)和SO2中的至少一种；*为R1或Ar；
Ar为稠环基团，选自：被一个或多个基团R1取代且环上的碳原子个数为5～80的芳族环系基团和被一个或多个基团R1取代且环上的原子个数为3～80的杂芳族环系基团中的一种；
其中R1相同或不同地选自：H，D，F，Cl，Br，I，CN，NO2，C(＝O)R2，Si(R2)3，N(R2)2，P(＝O)(R2)2，P(＝S)(R2)2，OR2，SR2，S(＝O)R2，S(＝O)2R2，Ar，具有1～20个碳原子的直链烷基，具有3～20个碳原子的支链或环状烷基，具有2～20个碳原子的烯基或炔基基团，碳原子数为6～60的芳族有机基团，碳原子数为3～60的杂芳族有机基团，以及其中一个或多个-CH2-基团被取代基取代的C(＝O)R2、Si(R2)3、N(R2)2、P(＝O)(R2)2、P(＝S)(R2)2、OR2、SR2、S(＝O)R2、S(＝O)2R2、具有1～20个碳原子的直链烷基、具有3～20个碳原子的支链或环状烷基、具有2～20个碳原子的烯基或炔基基团、碳原子数为6～60的芳族有机基团和碳原子数为3～60的杂芳族有机基团中的至少一种，所述取代基为-R3C＝CR3-、-C≡C-、Si(R3)2、C＝O、C＝NR3、-C(＝O)O-、-C(＝O)NR3-、NR3、P(＝O)(R3)、P(＝S)(R3)、O、S、S(＝O)和SO2中的至少一种；其中两个或两个以上基团R1彼此非成环链接或成环链接；
R2、R3相同或不同地选自：H，D，F，Cl，Br，I，CN，具有1～60个碳原子的直链烷基、具有3～60个碳原子的支链或环状烷基、具有2～20个碳原子的烯基或炔基基团、碳原子数为6～60的芳族有机基团以及碳原子数为3～60的杂芳族有机基团中的至少一种；其中两个或两个以上基团R2、R3彼此非成环链接或成环链接。
优选地，所述Ar为以下结构、或是被一个或多个基团R1取代的以下结构的衍生物、或者是二者的组合：
Figure BDA0002259291060000041
一类含二唑吲哚并吡咯的稠环化合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将含有硝基或胺基的卤代苯并二唑衍生物与吡咯衍生物
Figure BDA0002259291060000042
偶联；
(2)将步骤(1)的偶联产物关环，制成二唑吲哚并吡咯稠环化合物Ⅰ，具体结构如下：
Figure BDA0002259291060000051
优选地，将步骤(2)的稠环化合物Ⅰ与卤代R1偶联，使烃基与吲哚单元中的氮原子连接，得到稠环化合物Ⅱ，具体结构如下：
Figure BDA0002259291060000052
优选地，步骤(1)所述吡咯衍生物
Figure BDA0002259291060000053
与含有硝基或胺基的卤代苯并二唑衍生物的摩尔比为1：(2～10)；
步骤(1)所述含有硝基或胺基的卤代苯并二唑衍生物，其卤原子为溴代或碘代；
步骤(1)所述偶联反应中加入有机溶剂乙腈和碳酸铯，所述吡咯衍生物
Figure BDA0002259291060000054
与碳酸铯的比例为1：(5-50)；
步骤(2)所述关环反应在亚磷酸酯中反应，所述亚磷酸酯为亚磷酸三乙酯。
优选地，步骤(2)的稠环化合物Ⅰ与卤代R1的偶联反应时，在反应前需要添加强碱，所述强碱为叔丁醇钾、乙醇钠，稠环化合物Ⅰ与强碱的摩尔比为1：(2～20)；稠环化合物Ⅰ与卤代R1的摩尔比为1：(2～20)；所述偶联反应中加入有机溶剂二甲基甲酰胺。
一类结构上含二唑吲哚并吡咯的稠环化合物的聚合物或树枝状大分子，其具有如下化学结构式：
Figure BDA0002259291060000061
式中，n为重复单元数，n＝2～10000。
所述Ar和式(1)之间均通过其结构上的R1、R2和R3中的至少两个位点进行连接，其中R1、R2和R3与式1中R1、R2和R3的定义相同。通过两个R1、R2或R3位点进行连接时为聚合物，超过两个位点连接时，则可以形成树枝状大分子的化合物。
一类结构上含二唑吲哚并吡咯的稠环化合物的聚合物或树枝状大分子的制备方法，包括以下步骤：
将所述稠环化合物和含烷基锡的Ar单元加入有机溶剂中，在氮气或惰性气体氛围下，120～160℃反应24～60h，结束反应，纯化，得到产物；所述有机溶剂均为甲苯、氯苯和四氢呋喃中的至少一种。
一种制剂，其溶质包含上述一类含二唑吲哚并吡咯的稠环化合物或者上述一类结构上含二唑吲哚并吡咯的稠环化合物的聚合物或树枝状大分子中的至少一种；其溶剂包含至少一种有机溶剂。
所述制剂中的溶质浓度为0.01～100mg/mL，所述有机溶剂为烃类、氯代烃类、醚类和酯类溶剂中的至少一种，优选为甲苯、二甲苯、三甲苯、氯苯、二氯苯、氯仿、四氢呋喃、甲基四氢呋喃和乙酸正丁酯中的至少一种。
一类结构上含二唑吲哚并吡咯的稠环化合物和稠环化合物的聚合物或树枝状大分子，在有机半导体领域的应用，优选为在电子器件中的应用、更优选为在电子器件阵列中的应用，所述电子器件为有机场效应晶体管(OFET)、有机太阳能电池(OSC)、有机光敏二极管(OPD)、有机光敏晶体管(OPT)和有机发光二极管(OLED)中的至少一种；
优选地，在电子器件中应用时，所述稠环化合物和稠环化合物的聚合物或树枝状大分子的质量比为1:1。
本发明通过引入电子受体型单元，同时利用其推拉电子效应提高调节分子吸收光谱和消光系数。
本发明所涉及到的一类含二唑吲哚并吡咯的稠环化合物及其制备方法与应用，因为具有较好的能级结构，加工特性，有利于实现有机光电二极管工作在可见光和近红外的需求，所以在有机光探测器和有机光伏领域有巨大的发展潜力和前景。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)本发明所述化合物中含二唑吲哚并吡咯的稠环具有较强的化学稳定性及化学修饰性。
(2)本发明所述稠环化合物含二唑单元，吸电性较好，是有利于实现空气稳定的n型半导体材料。
(3)本发明所述含二唑吲哚并吡咯的稠环化合物具有较好的光探测性能。
附图说明
图1为实施例13中基于P1：M1的器件的电压-电流密度特性曲线。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
稠环化合物4的合成
化合物2的合成：
Figure BDA0002259291060000071
按照上述反应式，将化合物1(4,7-二溴-苯并噻二唑，购自梯希爱化成工业发展有限公司，2.94g，10mmol)、发烟硝酸(0.95g，15mmol)、三氟乙酸(50mL)，0℃下搅拌10分钟使其混合。将混合物升温至60℃，反应12h，将反应液倒入100mL水中，然后用三氯甲烷进行萃取，分液后将有机层用水洗三遍，然后在甲苯中加入无水硫酸钠干燥除水静置1h，将甲苯旋干，使用柱层析方法对粗产物进行提纯，用硅胶作为固定相，石油醚/二氯甲烷作为流动相，纯化后得到黄色产物(化合物2)2.4g，产率为71％，质谱分子量为339.0g/mol。
化合物3的合成：
Figure BDA0002259291060000081
按照上述反应式，在氮气保护下，将4,7-二溴5-硝基-苯并噻二唑(化合物2)(10.17g,30mmol)，N-十八烷基吡咯(2.55g，8mmol，购自梯希爱化成工业发展有限公司)，碳酸铯(21.17g，65mmol)溶解在80mL乙腈中，100摄氏度加热回流反应48小时，反应完成后，将混合液冷却到室温，加入50mL去离子水猝灭反应，过滤粗产物，用去离子水、乙醇冲洗，然后用三氯甲烷萃取，粗产物用乙酸乙酯/乙醇的混合溶剂重结晶，得到橙黄色固体产物(化合物3)3.64g，产率为54％，质谱分子量为835.7g/mol。
化合物4的合成：
Figure BDA0002259291060000082
按照上述反应式，在氮气保护下，将化合物3(8.36g，10mmol)、亚磷酸三乙酯(40mL)加入烧瓶中，150℃加热回流反应12小时。反应结束后冷却到室温，用旋转蒸发仪旋干溶剂，得到粗产物。粗产物用硅胶层析色谱柱进行分离提纯，淋洗剂选用石油醚/三氯甲烷混合溶剂，真空干燥得到橙色固体(化合物4)4.8g，产率为62％，质谱分子量为771.7g/mol。
实施例2
稠环化合物5的合成：
Figure BDA0002259291060000091
按照上述反应式，在氮气保护下，将化合物4(2.31g，3mmol)、叔丁醇钾(1.35g12mmol)、二甲基甲酰胺(60mL)和2-乙基-溴己烷(2.32g，12mmol)加入烧瓶中，100℃加热回流反应12小时反应完成后，将混合液冷却到室温，加入25mL去离子水猝灭反应，然后用二氯甲烷萃取，分液后将有机层用水洗三遍，然后加入无水硫酸镁静置1h，过滤后将有机相旋干，使用柱层析方法对粗产物进行提纯，用硅胶作为固定相，石油醚/二氯甲烷作为流动相，得到橙红色固体产物(化合物5)2.64g，产率为88％，质谱分子量为996.1g/mol。
实施例3
稠环化合物6的合成：
Figure BDA0002259291060000092
按照上述反应式，在氮气保护下，将化合物5(2.99g，3mmol)加入烧瓶中，将丁基锂试剂(4.2mL,6.3mmol)缓慢滴入，自然升至室温反应6小时，再滴加入无水二甲基甲酰胺(2mL)，继续反应12小时后，加入25mL去离子水猝灭反应，然后用二氯甲烷萃取，分液后将有机层用水洗三遍，然后加入无水硫酸镁静置1小时，过滤后将有机相旋干，使用柱层析方法对粗产物进行提纯，用硅胶作为固定相，石油醚/二氯甲烷作为流动相，得到红色固体产物(化合物6)2.11g，产率为78％，质谱分子量为894.3g/mol。
实施例4
稠环化合物M1的合成：
Figure BDA0002259291060000101
按照上述反应式，在氮气气氛中，将化合物6(0.89g，1mmol)和罗丹宁(0.97g，6mmol)溶于100mL氯仿中，加入0.2mL的吡啶，60度搅拌反应16小时。反应完成后，加入50mL去离子水和50mL二氯甲烷萃取产物两次，分液取有机相并旋干。粗产物用二氯甲烷作淋洗剂柱层析提纯，得到深蓝固体产物0.67g，产率57％。用核磁共振波谱仪、质谱和元素分析仪对产物进行分析，1H NMR、13C NMR、MS和元素分析结果表明所得到的化合物为目标产物，质谱分子量为1180.8g/mol。
实施例5
聚合物P1的合成
Figure BDA0002259291060000102
按照上述反应式，将化合物5(99.6mg，0.1mmol)与购买的2,6-二(三甲基锡)-4,4-二(2-乙基己基)-二噻吩并环戊二烯(购自深圳睿迅光电材料科技有限公司，72.8mg，0.1mmol)加入到15ml的耐压管中，加入1.5ml的氯苯溶剂，氮气排气15分钟，称取6mg催化剂Pd(PPh3)4加入反应体系内，再排气15分钟，紧闭耐压管，放置于油浴中，加热至140℃，反应48h。反应完后，降温至室温，将反应体系滴到甲醇中，然后过滤，用索氏抽提进行进一步提纯，使用丙酮、正己烷抽提除去较低分子量的聚合物，用氯仿抽提得到较高分子量的聚合物，使用旋转蒸发仪除去氯仿，将残存的溶液滴入甲醇中，过滤得到黑褐色固体，并放到真空干燥箱中干燥。最终得到固体(化合物P1)99mg，产率为78％。
实施例6
聚合物P2的合成
Figure BDA0002259291060000111
按照上述反应式，将化合物5(99.6mg，0.1mmol)与购买的2,6-二三甲基锡-4,8-二(5-(2-乙基己基)噻吩基)苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩(购自深圳睿迅光电材料科技有限公司，90.5mg，0.1mmol)加入到15ml的耐压管中，加入1.5ml的氯苯溶剂，氮气排气15分钟，称取6mg催化剂Pd(PPh3)4加入反应体系内，再排气15分钟，紧闭耐压管，放置于油浴中，加热至140℃，反应48h。反应完后，降温至室温，将反应体系滴到甲醇中，然后过滤，用索氏抽提进行进一步提纯，使用丙酮、正己烷抽提除去较低分子量的聚合物，用氯仿抽提得到较高分子量的聚合物，使用旋转蒸发仪除去氯仿，将残存的溶液滴入甲醇中，过滤得到黑褐色固体，并放到真空干燥箱中干燥。最终得到固体(化合物P2)110mg，产率为76％。
实施例7
稠环化合物10的合成
化合物8的合成：
Figure BDA0002259291060000112
按照上述反应式，将化合物7(4,7-二溴-5-氟-苯并噻二唑，购自梯希爱化成工业发展有限公司，3.12g，10mmol)、发烟硝酸(0.95g，15mmol)、三氟乙酸(50mL)，0℃下搅拌10分钟使其混合。将混合物升温至60℃，反应12h，将反应液倒入100mL水中，然后用三氯甲烷进行萃取，分液后将有机层用水洗三遍，然后在甲苯中加入无水硫酸钠干燥除水静置1h，将甲苯旋干，使用柱层析方法对粗产物进行提纯，用硅胶作为固定相，石油醚/二氯甲烷作为流动相，纯化后得到黄色产物(化合物8)2.8g，产率为78％，质谱分子量为357g/mol。
化合物9的合成：
Figure BDA0002259291060000121
按照上述反应式，在氮气保护下，将4,7-二溴5-硝基-苯并噻二唑(化合物8)(10.71g,30mmol)，N-十八烷基吡咯(2.55g，8mmol，购自梯希爱化成工业发展有限公司)，碳酸铯(21.17g，65mmol)溶解在80mL乙腈中，100摄氏度加热回流反应48小时，反应完成后，将混合液冷却到室温，加入50mL去离子水猝灭反应，过滤粗产物，用去离子水、乙醇冲洗，然后用三氯甲烷萃取，粗产物用乙酸乙酯/乙醇的混合溶剂重结晶，得到橙黄色固体产物(化合物9)3.99g，产率为57％，质谱分子量为871.7g/mol。
化合物10的合成：
Figure BDA0002259291060000122
按照上述反应式，在氮气保护下，将化合物9(8.72g，10mmol)、亚磷酸三乙酯(40mL)加入烧瓶中，150℃加热回流反应12小时。反应结束后冷却到室温，用旋转蒸发仪旋干溶剂，得到粗产物。粗产物用硅胶层析色谱柱进行分离提纯，淋洗剂选用石油醚/三氯甲烷混合溶剂，真空干燥得到橙色固体(化合物10)4.5g，产率为55.7％，质谱分子量为807.7g/mol。
实施例8
稠环化合物11的合成：
Figure BDA0002259291060000131
按照上述反应式，在氮气保护下，将化合物10(2.42g，3mmol)、叔丁醇钾(1.35g12mmol)、二甲基甲酰胺(60mL)和2-乙基-溴己烷(2.32g，12mmol)加入烧瓶中，100℃加热回流反应12小时反应完成后，将混合液冷却到室温，加入25mL去离子水猝灭反应，然后用二氯甲烷萃取，分液后将有机层用水洗三遍，然后加入无水硫酸镁静置1h，过滤后将有机相旋干，使用柱层析方法对粗产物进行提纯，用硅胶作为固定相，石油醚/二氯甲烷作为流动相，得到橙红色固体产物(化合物11)2.70g，产率为88％，质谱分子量为1032.1g/mol。
实施例9
稠环化合物12的合成：
Figure BDA0002259291060000132
按照上述反应式，在氮气保护下，将化合物11(3.1g，3mmol)加入烧瓶中，将丁基锂试剂(4.2mL,6.3mmol)缓慢滴入，自然升至室温反应6小时，再滴加入无水二甲基甲酰胺(2mL)，继续反应12小时后，加入25mL去离子水猝灭反应，然后用二氯甲烷萃取，分液后将有机层用水洗三遍，然后加入无水硫酸镁静置1h，过滤后将有机相旋干，使用柱层析方法对粗产物进行提纯，用硅胶作为固定相，石油醚/二氯甲烷作为流动相，得到红色固体产物(化合物12)1.99g，产率为71.3％，质谱分子量为930.3g/mol。
实施例10
稠环化合物M2的合成：
Figure BDA0002259291060000141
按照上述反应式，在氮气气氛中，将化合物12(0.93g，1mmol)和罗丹宁(0.97g，6mmol)溶于100mL氯仿中，加入0.2mL的吡啶，60度搅拌反应16小时。反应完成后，加入50mL去离子水和50mL二氯甲烷萃取产物两次，分液取有机相并旋干。粗产物用二氯甲烷作淋洗剂柱层析提纯，得到深蓝固体产物0.74g，产率61％。用核磁共振波谱仪、质谱和元素分析仪对产物进行分析，1H NMR、13C NMR、MS和元素分析结果表明所得到的化合物为目标产物，质谱分子量为1217g/mol。
实施例11
聚合物P3的合成
Figure BDA0002259291060000142
按照上述反应式，将化合物11(103.2mg，0.1mmol)与购买的2,6-二(三甲基锡)-4,4-二(2-乙基己基)-二噻吩并环戊二烯(购自深圳睿迅光电材料科技有限公司，72.8mg，0.1mmol)加入到15ml的耐压管中，加入1.5ml的氯苯溶剂，氮气排气15分钟，称取6mg催化剂Pd(PPh3)4加入反应体系内，再排气15分钟，紧闭耐压管，放置于油浴中，加热至140℃，反应48h。反应完后，降温至室温，将反应体系滴到甲醇中，然后过滤，用索氏抽提进行进一步提纯，使用丙酮、正己烷抽提除去较低分子量的聚合物，用氯仿抽提得到较高分子量的聚合物，使用旋转蒸发仪除去氯仿，将残存的溶液滴入甲醇中，过滤得到黑褐色固体，并放到真空干燥箱中干燥。最终得到固体(化合物P3)103mg，产率为79％。
实施例12
聚合物P4的合成
Figure BDA0002259291060000151
按照上述反应式，将化合物11(103.2mg，0.1mmol)与购买的2,6-二三甲基锡-4,8-二(5-(2-乙基己基)噻吩基)苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩(购自深圳睿迅光电材料科技有限公司，90.5mg，0.1mmol)加入到15ml的耐压管中，加入1.5ml的氯苯溶剂，氮气排气15分钟，称取6mg催化剂Pd(PPh3)4加入反应体系内，再排气15分钟，紧闭耐压管，放置于油浴中，加热至140℃，反应48h。反应完后，降温至室温，将反应体系滴到甲醇中，然后过滤，用索氏抽提进行进一步提纯，使用丙酮、正己烷抽提除去较低分子量的聚合物，用氯仿抽提得到较高分子量的聚合物，使用旋转蒸发仪除去氯仿，将残存的溶液滴入甲醇中，过滤得到黑褐色固体，并放到真空干燥箱中干燥。最终得到固体(化合物P4)119mg，产率为80.5％。
实施例13
有机薄膜光敏二极管器件的制备
(1)ITO导电玻璃的清洗：将ITO玻璃基片放置在洗片架上，使用超声器超声清洗，洗涤液使用顺序为丙酮、异丙醇、洗洁精、去离子水和异丙醇，其目的是充分除掉ITO玻璃基片表面可能残留的污渍如光刻胶等，及改善界面接触，然后在真空烘箱中烘干。
(2)将ITO置于氧等离子体刻蚀仪中，使用氧等离子体(O2 Plasma)进行二十分钟的轰击，彻底清除ITO玻璃基片表面可能的残存有机物。
(3)在ITO上旋涂100nm厚的空穴注入层PEDOT:PSS(Baytron AI 4083)，然后80℃下在真空烘箱中干燥12小时。
(4)在氮气氛围的手套箱中，分别在PEDOT:PSS层上旋涂一层聚(3-己基噻吩)(P3HT)与化合物5质量比为1：1共混的邻二氯苯溶液、聚合物P3HT与化合物11质量比为1：1共混的邻二氯苯溶液、聚合物P3HT与M1质量比为1：1共混的邻二氯苯溶液、聚合物P3HT与M2质量比为1：1共混的邻二氯苯溶液以及聚合物P1与M1质量比为1：1共混的邻二氯苯溶液，上述五种邻二氯苯溶液的总溶质浓度分别为18、18、16、16、12mg/mL，然后在加热台上80℃温度下加热退火20分钟，以除去残留溶剂及改善功能层膜的形貌；其中聚合物P3HT是购买自Sigma Aldrich公司。
(5)在真空蒸镀仓中在低于3×10-4Pa的真空度下，在有机物薄膜上蒸镀一层1nm厚的氟化锂(LiF)，有助于电子注入。然后在LiF上蒸镀一层110nm厚的铝阴极(Al)，其中氟化锂和铝层是经过掩膜板进行真空沉积的。
器件的有效面积为0.04cm2，用石英晶体监控厚度仪测定有机层的厚度。器件制备后用环氧树脂和薄层玻璃在紫外光中极性固化和封装。器件结构分别为ITO/PEDOT:PSS/P3HT:化合物5＝1:1wt(150nm)/LiF(1nm)/Al(110nm)、ITO/PEDOT:PSS/P3HT:化合物11＝1:1wt(150nm)/LiF(1nm)/Al(110nm)、ITO/PEDOT:PSS/P3HT:M1＝1:1wt(150nm)/LiF(1nm)/Al(110nm)、ITO/PEDOT:PSS/P3HT:M2＝1:1wt(150nm)/LiF(1nm)/Al(110nm)和ITO/PEDOT:PSS/P1:M1＝1:1wt(150nm)/LiF(1nm)/Al(110nm)。
对得到的器件分别进行光电性能测试，测试结果如表1所示。从图1中可知，在-1V偏压下，P1：M1器件在光照条件下的电流密度比黑暗条件下的电流密度有显著提高，说明本发明合成的聚合物材料具有较强的光化学稳定性，可以用于光探测。
表1
器件感光层 -1V偏压下光暗比 -2V偏压下光暗比
P3HT:化合物5 3.2 1.4
P3HT:化合物11 6 2.5
P3HT:M1＝1:1 587 112
P3HT:M2＝1:1 356 97
P1:M1＝1:1 1414 146
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一类含二唑吲哚并吡咯的稠环化合物，其特征在于，具有如下化学结构式：
Figure FDA0003586124200000011
X相同或不同地选自：CH，CD，CF，CCl，CI，其中R1相同或不同地选自具有1～20个碳原子的直链烷基；Y相同或不同地选自：O、S、Se、Te；*为
Figure FDA0003586124200000012
2.权利要求1所述的稠环化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将含有硝基或胺基的卤代苯并二唑衍生物与吡咯衍生物
Figure FDA0003586124200000013
偶联；
所述的含有硝基或胺基的卤代苯并二唑衍生物为以下任一种结构式：
Figure FDA0003586124200000014
(2)将步骤(1)的偶联产物关环，制成二唑吲哚并吡咯稠环化合物Ⅰ，具体结构如下：
Figure FDA0003586124200000015
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，将步骤(2)得到的稠环化合物Ⅰ与卤代R1偶联，使烃基与吲哚单元中的氮原子连接，得到稠环化合物Ⅱ，具体结构如下：
Figure FDA0003586124200000021
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述吡咯衍生物
Figure FDA0003586124200000031
与含有硝基或胺基的卤代苯并二唑衍生物的摩尔比为1：(2～10)；
步骤(1)所述的含有硝基或胺基的卤代苯并二唑衍生物为以下任一种结构式：
Figure FDA0003586124200000032
步骤(1)所述偶联反应中加入有机溶剂乙腈和碳酸铯，所述吡咯衍生物
Figure FDA0003586124200000033
与碳酸铯的比例为1：(5-50)；
步骤(2)所述关环反应在亚磷酸酯中反应，所述亚磷酸酯为亚磷酸三乙酯。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，制备所述稠环化合物Ⅱ的偶联反应，在反应前需要添加强碱，所述强碱为叔丁醇钾、乙醇钠，稠环化合物Ⅰ与强碱的摩尔比为1：(2～20)；稠环化合物Ⅰ与卤代R1的摩尔比为1：(2～20)；制备所述稠环化合物Ⅱ的偶联反应中加入有机溶剂二甲基甲酰胺。
6.一类稠环化合物的聚合物或树枝状大分子，其特征在于，具有如下化学结构式：
Figure FDA0003586124200000034
式中，n为重复单元数，n＝2～10000；X相同或不同地选自CH，CD，CF，CCl，CI，其中R1相同或不同地选自具有1～20个碳原子的直链烷基；Y相同或不同地选自：O、S、Se、Te；Ar相同或不同地选自以下结构：
Figure FDA0003586124200000035
7.权利要求6所述的聚合物或树枝状大分子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将化合物
Figure FDA0003586124200000041
和含烷基锡的Ar单元加入有机溶剂中，在氮气或惰性气体氛围下，120～160℃反应24～60h，结束反应，纯化，得到产物；所述有机溶剂为甲苯、氯苯和四氢呋喃中的至少一种。
8.一种权利要求1所述的稠环化合物和权利要求6所述的稠环化合物的聚合物或树枝状大分子在电子器件中的应用，所述电子器件为有机场效应晶体管、有机太阳能电池、有机光敏二极管、有机光敏晶体管和有机发光二极管中的至少一种。
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