一种有机分子电子材料及其制备方法 本发明涉及一种有机分子材料及其制备方法。
有机分子材料的性能主要取决于分子本身的结构以及官能团的性质。许多结构特殊的有机分子材料能够控制和修饰光、电、磁信号，其中有些已经能够代替无机半导体和金属材料用于制作多种电子器件，比如：电存贮器、场效应晶体管、有机导线、显示器件以及电容器等等，应用前景非常广阔。有机分子电子材料的优点是作用体积小、容易获得、价格低廉，但是多数材料的成膜性能和热稳定性较差，这就限制了这些材料的实际应用。因此，设计并合成高性能有机分子电子材料就成为材料研究中的重要环节。
本发明的目的在于提供一种具有高热稳定性的有机分子电子材料及其制备方法。
本发明提出的有机分子电子材料，其化合物名称为：3,9-双(二氰基亚甲基)-2,4,8,10-四硫杂螺[5,5]十一烷，记为SCN，英文名称为：3,9-di(dicyanomethylene)-2,4,8,10-tetrathiaspiro[5.5]undecane，分子式为C13H8N4S4。该化合物的结构式为：
本发明提出的C13H8N4S4是一种新化合物，为浅黄色固体，熔点大于300℃。该化合物结构比较特殊，呈螺环结构，故不容易结昌。该化合物能够用真空热蒸发成膜，薄膜呈浅黄色，形成的薄膜具有良好的热稳定性，即高温下(如150℃上)能够在大气环境中长时间(大于3小时)保持稳定。由于不容易结晶，因此制得的薄膜不会因为结晶而产生不均匀，容易保持均匀的无定形状态。该化合物的高熔点和薄膜的均匀性的特点，在制作分子器件和电子器件时特别重要，使其具有广泛的实用价值。例如，可用于制作微电子器件和分子电子器件等。本化合物SCN地合成成本与常用的分子材料(比如，TCNQ)相当，但其性能更优于TCNQ等分子材料。
本发明化合物的合成方法如下：
反应过程在氮气气氛中进行，以氢化钠(NaH)-苯悬浊液为一个单位摩尔，将0.4-0.6摩尔的丙二腈-DMF(DMF为N,N-二甲基甲酰胺的代号)溶液滴加入上述氢化钠-苯悬浊液中，伴有氢气产生，在室温下搅拌，时间一般为10-50分钟；然后滴加入0.5-0.75摩尔的二硫化碳-苯溶液，继续搅拌，得到黄色悬浊液；然后加入0.1-0.25摩尔的四碘代季戊烷(即：四碘甲基甲烷)，在50-100℃内，加热5-24小时；除去苯，把余留液倒入水中，有黄色沉淀析出，过滤、干燥，再用DMF和乙腈重结晶，即得所需化合物SCN，为浅黄色固体，熔点大于300℃。
元素分析：C 44.87,H 2.40,N 15.90％。
C13核磁共振ppm：38.3,40.5,73.9,112.5,188.7。
实施例：
反应过程在氮气气氛中进行。在反应瓶中投入0.8克氢化钠(60％,0.02摩尔)，加入20毫升苯，搅拌下制得悬浊液。将0.66克(0.01摩尔)丙二腈溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，并将该溶液(约20毫升)滴加到反应瓶中，伴有氢气产生。室温下搅拌30分钟后，滴加含0.011摩尔二硫化碳的苯溶液(约10毫升)，继续搅拌30分钟得到黄色悬浊液。然后，加入0.0048摩尔四碘代季戊烷(即：四碘甲基甲烷)，在70℃左右加热10小时以上。蒸去苯，把残留液倒入100毫升水中，有黄色沉淀析出，过滤干燥，再用DMF和乙腈重结晶，得到SCN，为浅黄色固体，熔点大于300℃。将SCN用真空热蒸发法制备薄膜，该薄膜呈浅黄色，具有良好的热稳定性，能在150℃高温下长时间保持稳定，而且，薄膜的均匀性非常好。该薄膜可以用于制备分子开关、电存储器等。