二噻并[2,3-d:2′,3′-d′]萘并[1,2-b:3,4-b′]二噻吩衍生物及共軛聚合物的制備方 ...的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種二噻吩衍生物，具體的是二噻并[2，3-d：2′，3′-d′]萘并[1，2-b：3，4-b′]二噻吩衍生物及其共軛聚合物，所公開的二噻并[2，3-d：2′，3′-d′]萘并[1，2-b：3，4-b′]二噻吩衍生物化學(xué)結(jié)構(gòu)如結(jié)構(gòu)式I所示；基于該衍生物的共軛聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)如結(jié)構(gòu)式II所示。本發(fā)明的衍生物以及基于此衍生物的聚合物具有良好的光電活性，可用于設(shè)計高效的薄膜場效應(yīng)晶體管(TFT)及聚合物光伏器件。
【專利說明】二噻并[2, 3-01:2' ,3' -d']萘并[1,2-1):3,4-1)' ] 二噻吩衍生物及共軛聚合物的制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及二噻并[2，3-d:2' 3' -d']萘并[l，2_b:3，4_b' ] 二噻吩衍生物及其共軛聚合物的制備方法及其在光電方面的應(yīng)用，屬于材料科學(xué)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]聚合物太陽能電池由于具有成本低、重量輕、制備工藝簡單、容易制備成大面積柔性器件等突出優(yōu)點，成為目前科學(xué)研究的熱點。但是相對于傳統(tǒng)無機太陽能電池的器件效率來說，大面積有機聚合物太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率比較低。因此尚需要設(shè)計新型的有機聚合物材料以進一步提高聚合物太陽能電池的效率。
[0003]針對上述需要,本領(lǐng)域近年來廣泛發(fā)展了 thienoacene基窄帶隙共軛聚合物，由于其具有高遷移率和高平面對稱性，是最具發(fā)展?jié)摿Φ木酆衔锾柲茈姵仉娮咏o體材料之 一。
[0004]如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，與小環(huán)thienoacene的衍生物相比，具有更大共軛面和共軛長度的多環(huán)thien0aCene(駢環(huán)數(shù)> 5)基的衍生物及其聚合物，可以明顯的提高共軛聚合物的堆積性能和電荷遷移率，可作為活性材料應(yīng)用于薄膜半導(dǎo)體器件(如發(fā)光二極管、晶體管)、電化學(xué)器件(如可充電電池、電容器、超級電容器和電致變色器件以及傳感器)及光伏器件(如太陽能電池、光檢測器和光導(dǎo)體)等。所以設(shè)計與合成多環(huán)thienoacene基衍生物及其聚合物成為當(dāng)前開發(fā)性能更為優(yōu)良的光電器件最具吸引力的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的需要，本發(fā)明公開了一種多環(huán)thienoacene衍生物,具體的是提供了一種可用作高效聚合物太陽能電池電子給體材料的二噻并[2，3_d:2'，3' -d']萘并[l，2-b:3，4-b' ] 二噻吩衍生物、其共軛聚合物、制備方法與應(yīng)用。
[0006]在本發(fā)明全文中，術(shù)語含義如下所述:
[0007]“烷基”指支化的或未支化的飽和烷基，其通常但并非必須含有I至30個碳原子，如甲基，乙基，正丙基、異丙基、正辛基、異辛基、葵基等，以及環(huán)烷基，如環(huán)戊基、環(huán)己基等。
[0008]“亞芳基”具有其通用含義，“雜亞芳基”指含有一個或更多個“雜原子”(即除了碳原子之外的原子，如氮、氧、硫、娃、硒、磷)的具有5或6個原子的芳環(huán)；
[0009]“含N雜亞芳基”指其中如上定義的一個或更多個“雜原子”為氮的雜亞芳基；“稠合的”環(huán)共用相同的鍵；“連接的”環(huán)通過單鍵連接。
[0010]“取代的亞芳基”、“取代的雜亞芳基”等“取代的”指結(jié)合至碳或雜原子的至少一個氫原子被一個或更多個非氫取代基所取代的部分，這樣的取代基可包括但不限于烷基或芳基以及鹵素、羥基、烷基硫代、烷基氧、芳氧基、烷基擬基、酸氧基、硝基、臆基等官能團。
[0011]首先，本發(fā)明公開了二噻并[2，3_d:2'，3'-d']萘并[l，2_b:3，4_b' ] 二噻吩衍生物，其結(jié)構(gòu)如結(jié)構(gòu)式I所示:
[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種二噻并[2，3-d:2'，3' -d']萘并[l，2-b:3，4-b' ] 二噻吩衍生物，其特征在于結(jié)構(gòu)如結(jié)構(gòu)式I所示:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衍生物，其特征在于=AjPA2各自選自下述基團中任意一種，其中A1與二噻吩并萘并二噻吩中的萘環(huán)以單鍵相連，A2與二噻吩并萘并二噻吩中的萘環(huán)以單鍵相連；
3.一種二噻并[2, 3-d '2' ,V -d']萘并[1,2-b:3，4-b' ] 二噻吩衍生物的共軛聚合物，其特征在于結(jié)構(gòu)如結(jié)構(gòu)式II所示:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的共軛聚合物，其特征在于:結(jié)構(gòu)式II中Ar選自下述⑴至(3)中任一種: (1)未取代或取代的具有獨立選自氮、硫和硒的I~6個雜原子的單環(huán)、雙環(huán)或三環(huán)雜亞芳基，其中，任選被苯基、烷基或硝基取代，或Ar基團上的兩個相鄰碳原子被取代以一起形成乙撐二氧基； (2)含有S的單環(huán)雜亞芳基與亞芳基或雜亞芳基的稠環(huán)基團； (3)含有I~4個氮原子的單環(huán)雜亞芳基。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的共軛聚合物，其特征在于:Ar選自下述基團中任意一種:
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的共軛聚合物，其特征在于:所述共軛聚合物的結(jié)構(gòu)如結(jié)構(gòu)式III所示:
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的共軛聚合物，其特征在于:共軛聚合物的數(shù)均分子量為6000至 500000。
8.權(quán)利要求3所述共軛聚合物的制備方法，其特征在于包括下述步驟:結(jié)構(gòu)式IV所示化合物和結(jié)構(gòu)式V所示化合物在催化劑的作用下經(jīng)聚合反應(yīng)即得所述共軛聚合物；所述催化劑為四(三苯基膦)鈀(O)、雙(二亞芐基丙酮)鈀(O)或雙三苯基磷二氯化鈀；
9.權(quán)利要求3所述共軛聚合物的制備方法，其特征在于包括下述步驟:結(jié)構(gòu)式VI所示化合物和結(jié)構(gòu)式V所示化合物在催化劑的作用下經(jīng)Yamanoto偶合反應(yīng)即得所述共軛聚合物；所述催化劑為NiC12:聯(lián)吡啶:三苯基磷:Zn=l: I: 12: 70 ；
10.權(quán)利要求3-7中任一所述共軛聚合物在制備下述光電元件中的應(yīng)用:薄膜半導(dǎo)體器件、電化學(xué)器 件、光伏器件和光電器件、半導(dǎo)體組合物。
【文檔編號】C08G61/12GK103965210SQ201410128424
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】夏養(yǎng)君, 范多旺, 楊春燕, 同軍鋒 申請人:蘭州交通大學(xué)