一维线性氮杂稠环芳烃的合成及性能研究

One-dimensional linearly annulated acenes is a fascinating system with respect to their outstanding p-channel semiconductor properties. However, the development of n-type acenes still lags behind the p-type counterparts in terms of mobility, ambient stability, and so on. We are interested in the design and synthesis a series of large conjugated length azaacenes consisting of five-membered heterocyclic ring through the incorporation of electronegative nitrogen and the amide group into the framework of the acenes as well as the strong electron withdrawing ability of trifluromethyl substitute on the core. The lowered HOMO and LUMO energy levels can improve the environment stability and facilitate the electron injection and transport. The position and the number of the five-membered heterocyclic rings will be rationally designed. Furthermore, the molecular packing and solubility of these novel large annulated azaacenes will be tuned by changing the substitution on the core. Most importantly, the relationship between molecular structures、molecular packing and device performance will also be investigated. The novel azacenes families with high electron charge transport could be realized, which may have broad absorption, high electron affinities and good solution processibility.

一维线性并苯类化合物作为一类经典的空穴传输材料而被广泛研究，然而具有空气稳定的、优异电子传输性能的一维线性并苯类材料的报导非常有限。本项目旨在设计合成一维线性五元氮杂环掺杂稠合的并苯类相似物的稠环芳烃体系，由于引入缺电子的氮杂五元环，强吸电子能力的酰胺或者三氟甲基基团，降低分子的HOMO和LUMO能级，提高化合物的稳定性，实现优异的电子传输。通过合理改变氮杂五元环的相对位置、稠合五元环的个数以及选择适当的取代基调控其溶解度及排列方式，系统研究分子结构—晶体排列—器件性能之间关系，创制具有窄能量带隙、宽光谱吸收、和好的加工性能的新型氮杂稠环相似物的高电子传输性能材料体系。

一维线性并苯类化合物作为一类经典的空穴传输材料而被广泛研究，然而具有超大共轭体系，兼具优异电荷传输性能的一维线性并苯类稠环体系的报导非常有限。本项目旨在设计合成一系列一维线性氮杂环掺杂稠合的并苯类相似物的稠环芳烃体系，进一步考查其结构-光电性质-器件性能的关系。.1）.以含有内酰胺的一维线性的杂原子七环体系BBBT-bislactams 为前驱体，控制缩合条件，进一步高效制备9环，11环以及18环氮杂稠环体系，系统研究其光电性质。.2）.设计合成了一种含有给电子的咔唑单元和缺电子的吡啶稠合的并八苯和并十苯类似物，此体系在可见区域有宽的吸收光谱，也进一步研究了此类新型氮杂环体系的微纳米单晶的空穴电荷传输行为。.3）.系统地研究了不同卤原子：末端四个氟原子，四个氯原子，四个溴原子取代的对氮杂并八苯体系的光电性质以及电荷传输的极性和性能的影响。.4）.合成一系列新型的具有独特结构的不对称的氮、硫杂并苯类稠环化合物，通过引入不同的烷基侧链：直链和支链以及末端引入氟原子来调控其自组装结构以及器件性能。.5）.设计合成了具有超大共轭体系的氮杂异靛蓝类稠环半导体材料，此类材料具有分子共平面性以及分子刚性，氮杂异靛蓝稠环体系溶解性性能好（溶液法加工）、骨架结构平面性强、宽光谱吸收（在可见光-近红外（NIR）区表现出特征吸收），电子亲和能高，是一类双极性的半导体材料。