專利名稱：喹吖啶酮硼酸酯及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有機(jī)光電材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及喹吖啶酮硼酸酯及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
與傳統(tǒng)的無機(jī)光電器件相比，有機(jī)光電器件具有成本低、質(zhì)量輕、易加工、可制備大面積柔性器件等優(yōu)點(diǎn)，成為近幾年的研究熱點(diǎn)。有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)很大程度上決定了光電器件的性能，因而設(shè)計(jì)、合成結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)異的分子至關(guān)重要。有機(jī)分子應(yīng)用于太陽能電池必須具有較寬的吸收譜帶，能夠最大程度吸收太陽光；其次分子具有良好的平面性、結(jié)
晶性，才能形成有效的載流子傳輸通道(Ergang ff.，Zai F. M.，Zhen Z.，Koen V.，Patrik
H.，011e I. ,Feng L. Z. , Mats R. A. J. Am. Chem. Soc. 2011，133，14244 - 14247);最后，分子要具有良好的溶解性，易于太陽能電池的制備和加工。有機(jī)分子應(yīng)用于場效應(yīng)晶體管必須具有低成本、易成膜、可與柔性襯底兼容、適合低溫加工等特點(diǎn)(Yuning L. , SamarendraP. S.，Prashant S. Adv. Mater. 2010，22，4862 - 4866)。目前，用于有機(jī)太陽能電池和有機(jī)場效應(yīng)晶體管的分子主要以含有連噻吩、并噻吩、吡咯并吡咯、苯并噻二唑等單體的小分子或聚合物為主，這些分子結(jié)構(gòu)易修飾、制備簡單，太陽能電池轉(zhuǎn)化效率和場效應(yīng)遷移率較高，但這些成果與市場需求仍有差距，因而制備結(jié)構(gòu)性質(zhì)更優(yōu)異的分子成為研究熱點(diǎn)。喹吖啶酮單體具有較大的平面結(jié)構(gòu)、易修飾、易結(jié)晶，近幾年被用于有機(jī)發(fā)光二極管、有機(jī)太陽能電池等光電器件，Jean M. J. Frechet等以喹Π丫唳酮和苯并噻二唑?yàn)閱误w合成了小分子，太陽能電池轉(zhuǎn)化效率為2. 22% (Applied Materials &interfaces2010, 2, 2679-2686)。Kazuo Takimiya等將喹卩丫唳酮和噻吩聚合,得到的聚合物空穴遷移率達(dá)到O. 2cm2/ (V · s) (Chem. Mater. 2012，24，1235-1243)。但是目前喹吖啶酮尤其是以喹吖啶酮為單元的聚合物在光電器件中的應(yīng)用并不多，主要是因?yàn)猷灌ね^難錫烷化或硼酸酯化，限制了它不能通過Stille偶聯(lián)或Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)和大多數(shù)芳香類溴化物反應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種喹吖啶酮硼酸酯及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明提供的喹吖啶酮硼酸酯，也即式I所示化合物，
權(quán)利要求
1.式I所示化合物，
2.一種制備權(quán)利要求I所述化合物的方法，包括如下步驟在催化劑和弱堿存在的條件下，于惰性氣氛中，將式B所示化合物與聯(lián)硼酸頻哪醇酯混勻進(jìn)行Suzuki硼酸酯化反應(yīng)，反應(yīng)完畢得到所述式I所示化合物；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述催化劑選自1，I’-[雙(二苯基磷)二茂鐵]二氯化鈀、二氯二三苯基膦鈀和四三苯基磷鈀中的至少一種； 所述弱堿選自醋酸鉀、碳酸鉀和碳酸鈉中的至少一種； 所述Suzuki硼酸酯化反應(yīng)在溶劑中進(jìn)行；所述溶劑選自1，4- 二氧六環(huán)、四氫呋喃、N, N,-二甲基甲酰胺中的至少一種； 所述聯(lián)硼酸頻哪醇酯、催化劑、弱堿與式B所示化合物的質(zhì)量比為O. 3-0. 8 O.04-0. 08 0. 03-0. 06 :1，優(yōu)選 O. 6 :0. 07 :0. 04 :1 ; 所述Suzuki硼酸酯化反應(yīng)步驟中，溫度為60-100°C，優(yōu)選80°C，時間為10-24小時，優(yōu)選12小時； 所述惰性氣氛為氬氣氣氛或氮?dú)鈿夥铡?br> 4.式II所述化合物，
5.一種制備權(quán)利要求4所述式II所示化合物的方法，包括如下步驟在惰性氣氛和催化劑存在的條件下，將弱堿性水溶液、權(quán)利要求I所述化合物與Br-Ar所示化合物混勻進(jìn)行Suzuki偶聯(lián)反應(yīng),反應(yīng)完畢得到所述式II所示化合物； 所述Br-Ar中，Ar的定義與權(quán)利要求4相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述催化劑選自四三苯基膦鈀、1，Γ-[雙(二苯基磷)二茂鐵]二氯化鈀和二氯二三苯基膦鈀中的至少一種； 所述弱堿選自碳酸鉀、磷酸鉀、醋酸鉀和醋酸鈉中的至少一種；
7.式III所示交替共聚物， 式III 所述式III中，R1為H、鹵素、C1-C2tl的烷基、鹵素取代的C1-C2tl的烷基X1-C2tl的烷氧基、鹵素取代的C1-C2tl的烷氧基、磺酸基、鹵素取代的磺酸基、C1-C2tl的芳香基、含有取代基的C1-Cm的芳香基、C1-C2tl的芳香稠環(huán)基或含有取代基的C1-C2tl的芳香稠環(huán)基； 所述含有取代基的C1-C2tl的芳香基和含有取代基的C1-C2tl的芳香稠環(huán)基中，取代基選自鹵素、C1-C20的烷基和C1-C2tl的烷氧基中的至少一種；η，為7-50的整數(shù)； Ar ,為:
8.一種制備權(quán)利要求7所述式III所示聚合物的方法，包括如下步驟在惰性氣氛和催化劑存在的條件下，將弱堿的水溶液、權(quán)利要求I所述式I所示化合物、雙溴取代物Br-Ar' -Br、相轉(zhuǎn)移催化劑混勻進(jìn)行Suzuki聚合反應(yīng)后，冷卻后與苯硼酸或2-硼酸噻吩進(jìn)行Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)后再與溴苯或2-溴代噻吩進(jìn)行Suzuki偶聯(lián)封端，反應(yīng)完畢得到所述式III所示聚合物； 所述Br-Ar’ -Br中，Ar’的定義與權(quán)利要求7相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述催化劑選自四三苯基膦鈀、1，Γ-[雙(二苯基磷)二茂鐵]二氯化鈀和二氯二三苯基膦鈀中的至少一種；所述雙溴取代物Br-Ar’-Br具體為
10.含有權(quán)利要求I或4所述化合物或7所述聚合物的有機(jī)太陽能電池或有機(jī)場效應(yīng)晶體管； 以權(quán)利要求I或4所述化合物或7所述聚合物為光活性層的有機(jī)太陽能電池或?yàn)殡姾蓚鬏攲拥挠袡C(jī)場效應(yīng)晶體管； 權(quán)利要求I或4所述化合物或7所述聚合物在制備有機(jī)太陽能電池或有機(jī)場效應(yīng)晶體管中的應(yīng)用； 權(quán)利要求I或4所述化合物或7所述聚合物在制備有機(jī)太陽能電池的光活性層或在制備有機(jī)場效應(yīng)晶體管的電荷傳輸層中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種喹吖啶酮硼酸酯及其制備方法與應(yīng)用。該喹吖啶酮硼酸酯如式I所示。本發(fā)明首次設(shè)計(jì)、合成了喹吖啶酮硼酸酯，將其與常見受體單元反應(yīng)，得到了小分子和聚合物應(yīng)用于有機(jī)太陽能電池和場效應(yīng)晶體管。本發(fā)明提供的硼酸酯為單體的小分子和聚合物分子平面性好，在常用有機(jī)溶劑中溶解度大，可溶液加工，成膜性較好，可作為有機(jī)太陽能電池中的光活性層材料和有機(jī)場效應(yīng)晶體管中的電荷傳輸層材料，制備的太陽能電池能量開路電壓大，轉(zhuǎn)化效率較高，場效應(yīng)晶體管遷移率高，空氣穩(wěn)定。
文檔編號C08G61/12GK102816177SQ201210260118
公開日2012年12月12日 申請日期2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月25日
發(fā)明者付紅兵, 李慧, 吳義室, 危浪 申請人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所