專利名稱：苝四羧酸二酰亞胺-芴-噻吩并[3,4-b]吡嗪共軛聚合物及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有機化合物合成技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是涉及一種茈四羧酸二酰亞 胺-芴-噻吩并吡嗪共軛聚合物及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
利用廉價材料制備低成本、高效能的太陽能電池一直是光伏領(lǐng)域的研究熱點和難 點。目前用于地面的硅太陽能電池由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高，使其應(yīng)用受到限制。為了 降低成本，拓展應(yīng)用范圍，長期以來人們一直在尋找新型的太陽能電池材料。聚合物太陽 能電池因為原料價格低廉、質(zhì)量輕、柔性、生產(chǎn)工藝簡單、可用涂布、印刷等方式大面積制備 等優(yōu)點而備受關(guān)注，如果能夠?qū)⑵淠芰哭D(zhuǎn)化效率提高到接近商品硅太陽能電池的水平，其 市場前景將是非常巨大的。自1992年N. S. Sariciftci等在SCIENCE(N. S Sariciftci, L. Smilowitz,A. J. Heeger，et al. Science, 1992,258,1474)上報道共軛聚合物與 C60 之間 的光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象后，人們在聚合物太陽能電池方面投入了大量研究，并取得了飛速 的發(fā)展。目前，聚合物太陽能電池的研究主要集中于給體-受體共混體系，采用PCPDTBT與 PCBM共混體系的能量轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達到6. 5% (Jin Young Kim, et al. Science 2007,317, 222)，但是仍比無機太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率低得多，限制性能提高的主要制約因素有有機 半導(dǎo)體器件相對較低的載流子遷移率，器件的光譜響應(yīng)與太陽輻射光譜不匹配，高光子通 量的紅光區(qū)沒有被有效利用以及載流子的電極收集效率低等。為了使聚合物太陽能電池得 到實際的應(yīng)用，開發(fā)新型的材料，大幅度提高其能量轉(zhuǎn)換效率仍是這一研究領(lǐng)域的首要任 務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種茈四羧酸二酰亞 胺-芴-噻吩并吡嗪共軛聚合物，該有機物溶解性好，吸光度強，吸收范圍寬，可延伸至近紅 外區(qū)，提高了其對太陽光的利用率。本發(fā)明的另一目的在于提供一種茈四羧酸二酰亞胺-芴-噻吩并吡嗪共軛聚合物 的制備方法。本發(fā)明進一步的目的在于提供一種茈四羧酸二酰亞胺-芴-噻吩并[3，4_b]吡嗪 共軛聚合物在聚合物太陽能電池、有機電致發(fā)光、有機場效應(yīng)晶體管、有機光存儲、有機非 線性材料或/和有機激光領(lǐng)域中的應(yīng)用。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供的茈四羧酸二酰亞胺-芴-噻吩并[3，4_b]吡嗪共軛聚合物通式為下 述⑴
權(quán)利要求
1. 一種茈四羧酸二酰亞胺-芴-噻吩并[3，4-b]吡嗪共軛聚合物，其通式為下述(I)其中，x+y = 1，χ乒0，y乒0 ;n為1 100之間的整數(shù)；禮、R2、R3為-H、C1 C2tl的烷 基、C1 C20烷氧基苯或苯基；R4、&為C1 C20的烷基、C1 C20烷氧基、C1 C20烷氧基苯 或苯基；R6, R7, R8, R9為-H、C1 C20的烷基、C1 C20烷氧基、C1 C20烷氧基苯等或苯基。
2.一種如權(quán)利要求1所述的茈四羧酸二酰亞胺-芴-噻吩并[3，4-b]吡嗪共軛聚合物 的制備方法，包括如下工藝步驟1)將1，7-二溴-3，4，9，10-茈四酸酐與3，4，5-三烷(氧)基胺基苯反應(yīng)得茈四 羧酸二酰亞胺二溴代物單體；2)將3，，4，-二氨基-2，2，5，，2”-聯(lián)三噻吩類化合物與二苯基乙二酮類化合物反應(yīng) 得2，3-二苯基-5. 7-二(2-烷基噻吩)噻吩并[3，4-b]吡嗪類化合物中間體；3)將步驟(2)制備的2，3-二苯基-5.7-二(2-烷基噻吩)噻吩并[3，4_b]吡嗪類化 合物與N-溴代丁二酰亞胺反應(yīng)得噻吩并[3，4-b]吡嗪類化合物另一單體；4)在無氧的條件下，將步驟(1)制備的茈四羧酸二酰亞胺二溴代物、步驟C3)制備的噻 吩并[3，4-b]吡嗪類化合物和芴的雙硼酸酯在有機溶劑中進行聚合反應(yīng)得茈四羧酸二酰 亞胺-芴-噻吩并[3，4-b]吡嗪共軛聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的茈四羧酸二酰亞胺-芴-噻吩并[3，4-b]吡嗪共軛聚合物的 制備方法，其特征在于步驟(1)中所述的1，7- 二溴-3，4，9，10-茈四酸酐與3，4，5-三烷 (氧)基-1-胺基苯添加量按摩爾比為1 3 10，所述的反應(yīng)是在60 100°C的條件下 反應(yīng)1 72小時，反應(yīng)溶劑為喹啉、咪唑、丁醇、N-甲基-2-吡咯烷酮或者丙酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的茈四羧酸二酰亞胺-芴-噻吩并[3，4-b]吡嗪共軛聚合物 的制備方法，其特征在于步驟O)中所述的3’，4’ - 二氨基-2，2’ 5’，2”-聯(lián)三噻吩類化 合物與二苯基乙二酮類化合物是按摩爾比為1 1.0 1.5添加，并在20 78°C反應(yīng)1 72小時，反應(yīng)溶劑為乙醇、乙酸乙酯、甲醇或者水。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的茈四羧酸二酰亞胺-芴-噻吩并[3，4-b]吡嗪共軛聚合物 的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的2，3-二苯基-5. 7-二(2-烷基噻吩)噻吩并[3,4-b]吡嗪類化合物與N-溴代丁二酰亞胺的添加量按摩爾比為1 2 2.5，在氯仿、N， N-二甲基甲酰胺或四氫呋喃溶劑中反應(yīng)1 72小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的茈四羧酸二酰亞胺-芴-噻吩并[3，4-b]吡嗪共軛聚合物的 制備方法，其特征在于所述的聚合反應(yīng)工藝條件是將茈四羧酸二酰亞胺二溴代物、噻吩并 [3,4-b]吡嗪類化合物和芴的雙硼酸酯按摩爾比為χ y 1加入有機溶劑中并在50 120°C下反應(yīng)24 72小時，其中，x+y = 1，χ乒0，y乒0 ；所述的有機溶劑是四氫呋喃、乙二醇二甲醚、苯、N，N-二甲基甲酰胺或甲苯；所述的步驟(4)中聚合反應(yīng)還添加有催化劑，其添加量按摩爾比占總投料物質(zhì)用量的 0. 01 5%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的茈四羧酸二酰亞胺-芴-噻吩并[3，4-b]吡嗪共軛聚合物的 制備方法，其特征在于所述的催化劑為有機鈀催化劑或有機鈀催化劑與有機膦配體的混 合物；所述的有機鈀催化劑是Pd (PPh3) 4或Pd (OAc) 2 ；所述的有機鈀催化劑與有機膦配體的混合物按摩爾為1 2 20。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的茈四羧酸二酰亞胺-芴-噻吩并[3，4-b]吡嗪共軛聚合物的 制備方法，其特征在于所述的步驟(1)至步驟的反應(yīng)在無氧環(huán)境中進行。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的茈四羧酸二酰亞胺-芴-噻吩并[3，4-b]吡嗪共軛聚合物的 制備方法，其特征在于所述的無氧環(huán)境是在充滿惰性氣體的環(huán)境。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項所述的茈四羧酸二酰亞胺-芴-噻吩并[3，4-b]吡嗪 共軛聚合物在聚合物太陽能電池、有機電致發(fā)光、有機場效應(yīng)晶體管、有機光存儲、有機非 線性材料或/和有機激光領(lǐng)域中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通式如(I)的苝四羧酸二酰亞胺-芴-噻吩并[3，4-b]吡嗪共軛聚合物及其制備方法和應(yīng)用。先將1，7-二溴-3，4，9，10-苝四酸酐與3，4，5-三烷(氧)基-1-胺基苯反應(yīng)得單體；再將3’，4′-二氨基-2，2′5′，2″-聯(lián)三噻吩類化合物與二苯基乙二酮類化合物反應(yīng)得中間體；接著將該中間體與N-溴代丁二酰亞胺反應(yīng)得另一單體；在無氧的條件下，將前述兩單體和芴的雙硼酸酯進行聚合反應(yīng)得目標(biāo)產(chǎn)物。本發(fā)明制備方法簡單，易于操作和控制，適合于工業(yè)化生產(chǎn)，該方法制備的目標(biāo)產(chǎn)物溶解性好，應(yīng)用在有機太陽能電池領(lǐng)域時吸光度強，吸收范圍寬，可延伸至近紅外區(qū)，提高了其對太陽光的利用率。
文檔編號C08G61/12GK102134307SQ201010100708
公開日2011年7月27日 申請日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者周明杰, 管榕, 黃杰 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司