一種多受體結(jié)構(gòu)小分子化合物、制備方法及用圖【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明屬于有機(jī)光電材料領(lǐng)域，涉及一種多受體結(jié)構(gòu)小分子化合物、制備方法及用途，具體涉及一種含5,6-二氟苯并[c][1，2,5]噻二唑的多受體共輒結(jié)構(gòu)的有機(jī)小分子、制備方法及其在有機(jī)光伏
技術(shù)領(lǐng)域：
中的應(yīng)用?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]有機(jī)太陽(yáng)能電池因其制備工藝簡(jiǎn)單、成本低、質(zhì)量輕、可制備成柔性器件等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注（（a)DevelopmentofNovelConjugatedDonorPolymersforHigh-EfficiencyBulk-HeterojunctionPhotovoltaicDevices.JunwuChen^andYongCao*，AccoutsofChemicalResearch，2009,42，1709-1718.(b)MolecularDesignofPhotovoltaicMaterialsforPolymerSolarCells:TowardSuitableElectronicEnergyLevelsandBroadAbsorption.YongfangLi*，AccoutsofChemicalResearch，2012,45,723-733.)。有機(jī)光伏材料的研究中，小分子材料因其化學(xué)結(jié)構(gòu)明確、純度高、結(jié)晶性好的優(yōu)勢(shì)得到了廣泛研究。其中，給體一受體共軛型小分子帶隙較窄，吸收光譜寬，太陽(yáng)能器件的能量轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)10%((c)ASeriesofSimpleOligomer-likeSmallMoleculesBasedonOligothiophenesforSolution-ProcessedSolarCellswithHighEfficiency.BinKan,MiaomiaoLi，QianZhang,FengLiu,XiangjianWan,YunchuangWang,WangNi,GuankuiLong,XuanYang,HuanranFeng,YiZuo,MingtaoZhang,FeiHuang,YongCao,ThomasP.Russell,andYongshengChen氺·JournaloftheAmericanChemicalSociety，2015,137,3886-3893.)，顯示了很好的應(yīng)用前景。[0003]到目前為止，研究較多且效率高（>8%)的小分子光伏材料都采用含有2個(gè)受體單元的給體一受體共輒結(jié)構(gòu)（(d)HighPerformancePhotovoltaicApplicationsUsingSolution-ProcessedSmallMolecules.YongshengChen*，XiangjianWan，andGuankuiLong.AccoutsofChemicalResearch，2013,46,2645-2655.(e)RationalDesignofSmallMolecularDonorforSolution-ProcessedOrganicPhotovoltaicswith8.1%EfficiencyandHighFillFactorviaMultipleFluorineSubstituentsandThiopheneBridge.Jin-LiangWang，*Qing-RuYin，Jing-ShengMiao,Zhuoffu,Zheng-FengChang,YueCao,Ru_BoZhang，*Jie_YuWang,^Hong-BinWu，*andYongCao.AdvancedFunctionalMaterials，2015,25,3514-3523·)，含有多個(gè)（大于等于3個(gè)）受體單元的給體一受體共輒結(jié)構(gòu)的小分子研究較少，且性能較低。多受體型結(jié)構(gòu)的小分子由于分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移作用的增強(qiáng)，分子共輒程度更高、平面性更好，有很好的有機(jī)光伏應(yīng)用潛力。[0004]5,6-二氟苯并[C][1，2,5]噻二唑作為一種優(yōu)良的受體單元在聚合物光伏材料中被廣泛使用。然而，其在小分子光伏材料中的應(yīng)用卻鮮有報(bào)道。本發(fā)明將該5,6-二氟苯并[c][1，2,5]噻二唑引入到多受體結(jié)構(gòu)的小分子中，制備了高性能的小分子光伏材料。[0005]本領(lǐng)域需要開(kāi)發(fā)一種基于5,6-二氟苯并[c][1，2,5]噻二唑的多受體結(jié)構(gòu)小分子化合物，所述化合物在光伏材料中具有良好的應(yīng)用效果?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種多受體結(jié)構(gòu)小分子化合物，所述化合物具有式（I)或式（II)的結(jié)構(gòu)：[0008]式⑴和式（II)中，A為含有羰基、氰基、酯基、酰胺基的吸電子基團(tuán)；[0009]所述D和D'均各自獨(dú)立地選自含有噻吩的芳香基團(tuán)中的任意1種。[0010]在本發(fā)明提供的多受體結(jié)構(gòu)小分子化合物中，A為通過(guò)碳碳雙鍵與D發(fā)生共輒，與D的含有噻吩的芳香基團(tuán)發(fā)生較強(qiáng)的電荷轉(zhuǎn)移作用，同時(shí)含有氮和氟原子與噻吩環(huán)的硫原子具有弱相互作用力，能很好的提高分子的平面構(gòu)型，獲得較高的光電轉(zhuǎn)化效率。[0011]作為優(yōu)選式（I)和式（II)中，A選自如下結(jié)構(gòu)中的任意1種：中的任意1種；其中，R選自Ci~C3。的直鏈烷基或者支鏈烷基；[0013]所述D和D'均各自獨(dú)立地選自含有噻吩、連噻吩、苯并噻吩或苯并二噻吩中的任意1種的芳香基團(tuán)，優(yōu)選'中的任意1種；其中，Ri、R2、R3、&均獨(dú)立地選自氫原子、或Ci~C3。的直鏈烷基或者支鏈烷基。[0014]作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述A為[0015]作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述D為其中，&為2-丁基辛基。[0016]作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述D'為其中，&為2_丁基辛基。[0017]特別優(yōu)選地，所述多受體結(jié)構(gòu)小分子化合物具有如下結(jié)構(gòu)：[0018][0019]本發(fā)明目的之二是提供一種如目的之一所述的多受體結(jié)構(gòu)小分子化合物的制備方法，所述的多受體結(jié)構(gòu)小分子化合物具有式（I)的結(jié)構(gòu)，所述方法包括如下步驟：[0020](1)使具有H-D-H結(jié)構(gòu)的化合物與正丁基鋰和三甲基氯化錫反應(yīng)，得到H-D-SnMe3；[0021](2)以Pd(PPh3)4為催化劑，以甲苯為溶劑，將H-D-SnMe3與4,7-二溴-5,6-二氟苯并[c][1，2,5]噻二唑加熱回流，反應(yīng)得到[0022](3)將3P0C13和DMF(N，N-二甲基甲酰胺）反應(yīng)得到[0023](4)催化劑作用下，將與A-Η在有機(jī)溶劑中，與室溫或者加熱回流反應(yīng)得到式（I)所示的化合物；[0024]其中，D和A具有在目的之一中指出的定義。[0025]本發(fā)明目的之三是提供一種如目的之一所述的多受體結(jié)構(gòu)小分子化合物的制備方法，所述的多受體結(jié)構(gòu)小分子化合物具有式（II)的結(jié)構(gòu)，所述方法包括如下步驟：[0026](a)使具有H-D-H結(jié)構(gòu)的化合物與正丁基鋰和三甲基氯化錫反應(yīng)，得到H-D-SnMe3；[0027](b)以Pd(PPh3)2(：12為催化劑，以四氫呋喃為溶劑，將H-D-SnMe3與4,7-二溴-5,6-二氟苯并[c][1，2,5]噻二唑加熱回流，反應(yīng)得到[0028](c)將與P0C13和DMF(N，N-二甲基甲酰胺）反應(yīng)得到[0029]⑷將與Me3Sn_D'-SnMe3反應(yīng)得到[0030](f)催化劑作用下，將與A-Η加熱回流反應(yīng)得到式（II)所示的化合物；[0031]其中，D和A具有在目的之一中指出的定義。[0032]優(yōu)選地，步驟（1)或步驟（a)所述具有H-D-H結(jié)構(gòu)的化合物與正丁基鋰的投料摩爾比為1:1~1:1.05,例如1:L01、1:L02、1:L03、1:L04等，優(yōu)選1:L02;所述正丁基鋰和三甲基氯化錫的投料摩爾比優(yōu)選為1:1~1:1.2，例如1:1.01、1:1.05、1:1.07、1:1.14、1:1.15、1:1.17、1:1.18、1:1.19等，進(jìn)一步優(yōu)選1:1.1。[0033]{娜也，步驟⑴或步驟（a)臟碰的黯為-80~·60Γ，例如-75Γ、-72Γ、_7(TC、~65°C、~63°C、~61°(：等，__78°C;反S時(shí)間_1~4小時(shí)，_3小時(shí)。[0034]優(yōu)選地，步驟（2)所述4,7-二溴-5,6-二氟苯并[c][1，2,5]噻二唑的投料摩爾比為4:1~2:1，例如4:1、3·8:1、3·5:1、3·3:1、3:1、2·8:1、2·5:1、2·3:1等，優(yōu)選3:1。[0035]優(yōu)選地，步驟（b)所述H-D-SnMe^^4,7-二溴-5,6-二氟苯并[c][1，2,5]噻二唑的投料摩爾比為1:1~1:2,例如1:1.01、1:1·05、1:1·07、1:1·14、1:1·15、1:1·17、1:1·18、1:1.19等，優(yōu)選1:1.2。[0036]優(yōu)選地，步驟（2)所述Pd(PPh3)4與H-D-SnMe3的投料摩爾比為0.01:1~0.1:1，例如0·01:1、0·02:1、0·03:1、0·04:1、0·05:1、0·06:1、0·07:1、0·08:1、0·09:1等，優(yōu)選0.03:1〇[0037]優(yōu)選地，步驟（b)所述Pd(PPh3)不12與H-D-SnMe3的投料摩爾比為0·01:1~0·1:1，例如0·01:1、0·02:1、0·03:1、0·0當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 4