利用微波反应制备茚-C₆₀双加成物的方法

专利名称：利用微波反应制备茚-C₆₀双加成物的方法
技术领域：
本发明属于有机化工领域的制备，具体为一种利用微波反应制备茚-C6tl双加成物 的方法。自从1995年，Yu Gang发现了聚对苯乙炔衍生物与富勒烯(C6tl)之间的超快电荷 传输以来，C6tl及其衍生物由于具有高的电子迁移率和电子亲和能，而被确认为聚合物本体 异质结薄膜光伏电池中理想的电子受体材料。但是C6tl在有机溶剂中较差的溶解性制约了 本体异质结薄膜的制备。为了改善C6tl在有机溶剂中的溶解性，在其表面弓I入取代基得到的 C60衍生物，如[6，6]-苯基-C61- 丁酸甲酯(PC61BM)和[6，6]-苯基-C71- 丁酸甲酯(PC71BM), 在氯仿、四氢呋喃、甲苯、氯苯、邻二氯苯等中具有良好的溶解性，是目前应用最为广泛的电 子受体材料。但是这两种材料的LUMO能较低，这制约了聚合物本体异质结光伏电池开路电 压的提高；此外PC61BM和PC71BM在可见光区的吸收不佳，这会影响到聚合物本体异质结光 伏电池的短路电流；更为严重的是，PC61BM和PC71BM需要5步化学反应合成，收率低、价格昂 贵，这些问题都限制了聚合物光伏电池的进一步发展。因此，一种高效、低成本的新型受体 材料的开发迫在眉睫。将具有共轭特性的茚引入C6tl的表面，能够获得改进的LUMO能以及增强的可见光 区吸收。Puplovskis 等(TfeiraAei/ro/ Lett.，1997，38，285-288)通过[4+2]环加成反应， 将茚单加成于C6tl上，得到了含一个单茚取代富勒烯衍生物；中国发明专利CN 101529610A 描述了通过Puplovskis等报道的方法合成，并以富勒烯专用液相分析柱分析，不仅得到了 茚-C6tl单加成物，同时也得到了茚-C6tl双加成物，并将这类新的富勒烯衍生物用于有机光伏 器件研究；李永舫等 U； Am. Chem. 5bc.，2010，7忍，5532-5537)对 Puplovskis 等的合成 工艺进行了一定的改进，使茚-C6tl双加成物收率达到34%。将茚-C6tl双加成物与聚(3-己 基)噻吩制成聚合物光伏器件，已经获得了高达6. 48%的光电转换效率，比聚(3-己基)噻 吩与PC61BM制成的聚合物光伏器件5%的最高光电转换效率提高了 30%。因此茚-C6tl双加 成物是一种更为优异的电子受体材料。茚-C6tl双加成物的结构式如下式所示
但是，这些现有技术中合成茚-C6tl双加成物的方法较少，且存在一些缺点，例如， Puplovskis等以邻二氯苯作溶剂，需要在大于180°C的温度下反应12小时；李永舫等以 1，2，4-三氯苯作溶剂，需要在大于214°C的温度下反应12小时，且茚-C6tl双加成物的最高 收率只有34%。这些技术中，反应周期较长以及反应选择性过低，不利于茚-C6tl双加成物的 成本的降低，限制了其规模化生产。
背景技术：

发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种利用微波反应 制备茚-C6tl双加成物的方法，该方法耗能少、反应迅速、能够缩短反应时间，有更高的反应 转化率和收率。为了实现上述任务，本发明采取的技术解决方案如下
一种利用微波反应制备茚-C6tl双加成物的方法，其特征在于，该方法将C6tl、茚放入带有 搅拌器、冷凝管和温度计的三口瓶中，加入溶剂混合均勻，置于微波反应器中，其中，C60和茚 的摩尔比为1 :5 1 :50，在氮气保护下，在功率为300 1000W的微波辐射下搅拌反应5 分钟到2小时，经甲醇沉降后提纯，得到茚-C6tl双加成物。本发明利用微波反应制备茚-C6tl双加成物，借助微波能量场每秒24. 5亿次的正负 极性变换，驱动反应体系内分子发生高速运动和相互碰撞，极大地提高了化学反应速率，使 制备茚-C6tl双加成物的时间从12小时缩短至5分钟到2小时，同时，也使茚-C6tl双加成物 在产物混合体系中的含量增加，提高了反应转化率和收率。
具体实施例方式下面通过发明人给出的实施例对本发明作进一步阐述，目的在于更好地理解本发 明，所举实施例是较优的例子，本发明不限于这些实施例。本发明的利用微波反应制备茚-C6tl双加成物的方法，将C6tl和茚按一定比例放入带 有搅拌器、冷凝管、温度计的三口瓶中，加入溶剂搅拌均勻后，置于微波反应器中，在氮气保 护下，在一定功率的微波辐射下进行搅拌反应，经甲醇沉降后提纯，得到目标产物茚-C6tl双 加成物。利用微波反应制备茚-C6tl双加成物按下式步骤进行。
权利要求
一种利用微波反应制备茚 C60双加成物的方法，其特征在于，该方法将C60、茚放入带有搅拌器、冷凝管和温度计的三口瓶中，加入溶剂混合均匀，置于微波反应器中，其中，C60和茚的摩尔比为15～150，在氮气保护下，在功率为300～1000W的微波辐射下搅拌反应5分钟到2小时，经甲醇沉降后提纯，得到茚 C60双加成物。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的C6tl和茚的摩尔比为1:20。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶剂为1，2，4-三氯苯或邻二氯苯。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微波辐射下搅拌反应时间为30分钟。
全文摘要
本发明公开了一种利用微波反应制备茚-C60双加成物的方法，其特征在于，该方法将C60、茚放入带有搅拌器、冷凝管和温度计的三口瓶中，加入溶剂混合均匀，置于微波反应器中，其中，C60和茚的摩尔比为15～150，在氮气保护下，在功率为300～1000W的微波辐射下搅拌反应5分钟到2小时，经甲醇沉降后提纯，得到茚-C60双加成物。该方法耗能少、反应迅速、能够缩短反应时间，有更高的反应转化率和收率。
文档编号C07C13/64GK101982449SQ20101052073
公开日2011年3月2日 申请日期2010年10月27日 优先权日2010年10月27日
发明者丛志远, 刘建群, 刘红利, 杜渭松, 蒋忠亮, 贾林, 陈冬, 高潮 申请人:西安近代化学研究所