一种苝酰亚胺类中间体化合物及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机化学合成技术领域，具体涉及一种新的茈酰亚胺类中间体化合 物，可用于制备茈酰亚胺类有机光伏材料。
【背景技术】
[0002] 太阳能是人类最安全、最绿色、最理想的可再生洁净能源。有机光伏电池利用有机 光伏材料制备器件以实现光电转换，可通过溶液加工技术制成柔性的大面积器件，具有重 量轻、成本低、便携等优点。有机光伏电池是国际前沿交叉研宄领域，具有广阔的应用前景。 [0003] 有机光伏材料是一类能够通过光伏作用将太阳能或其他光能直接转换为电能的 有机材料。有机光伏材料可分为电子给体和电子受体，富勒烯衍生物是目前最广泛使用、最 成功的电子受体。但由于富勒烯受体存在可见区吸收弱、能级调控难、易聚集导致器件稳定 性差等缺点，非富勒烯受体越来越受到人们的关注。然而非富勒烯电池的效率大大低于富 勒烯电池，发展高性能的非富勒烯受体是有机太阳能电池领域的挑战性难题。
[0004] 茈酰亚胺类化合物具有化学、热和光稳定性好，吸收光谱范围较广以及荧光量子 产率较高的特点，可广泛地应用于有机太阳电池、光导体、电致发光、自组装及生物荧光探 针等领域。但现有的含茈酰亚胺类化合物的光伏器件性能较差。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种新的茈酰亚胺类中间体化合物，可用作中间体制备新型 杂环二聚茈酰亚胺类有机光伏材料。
[0006] -种茈酰亚胺类中间体化合物，其结构式为：
[0007]
[0008] 其中，R1选自任一种基团：C 2_6(|的烷基、含取代基烷基、烷氧基、含取代基烷氧基、 芳香基、含取代基芳香基、烷基芳香基、含取代基烷基芳香基、烷基杂芳香基、含取代基烷基 杂芳香基、烷基杂环基、含取代基烷基杂环基，R 1相同或不同；
[0009] R2选自：S 或 Se;
[0010] 所述取代基选自：甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、羟 基、巯基、氟原子，氯原子，溴原子、碘原子、氰基、醛基、脂基、磺基、亚磺基、硝基、氨基、亚氨 基、羧基、肼基中的至少一种；
[0011] 所述烷氧基选自：甲氧基，乙氧基，丙氧基，异丙氧基，正丁氧基，仲丁氧基，异丁氧 基，叔丁氧基，戊氧基，己氧基，庚氧基，辛氧基，壬氧基、癸氧基、十一碳烷氧基、十二碳烧氧 基、十二碳烷氧基、十四碳烷氧基、十五碳烷氧基、十八碳烷氧基、十七碳烷氧基、十八碳烧 氧基、十九碳烷氧基和>十碳烷氧基的任一种；
[0012] 所述芳香基选自：苯基、萘基、蒽基、菲基、并四苯基、并五苯基、三苯胺基、芘基、茚 基、联苯基和芴基中的至少一种；
[0013] 所述杂环基、杂芳基均选自：噻吩、苯并噻吩、啦喃、苯并啦喃、呋喃、苯并呋喃、咪 唑、苯并咪唑、吡唑、苯并吡唑、吡咯、苯并吡咯、吡啶、苯并吡啶、吡嗪、苯并吡嗪、剛噪、异吲 哚、苯并吲哚、嘧啶、苯并嘧啶、萘啶、苯并萘啶、哒嗪、苯并哒嗪、吲唑、苯并吲唑、嘌呤、苯并 嗓呤、喹嘆、苯并喹嘆、喹啉、苯并喹啉、(?丨嘆、苯并(?丨嘆、酞嘆、苯并酞嘆、喹喔啉、苯并喹喔 啉、噻唑、苯并噻唑、咔啉、苯并咔啉、菲啶、苯并菲啶、菲咯啉、苯并菲咯啉、吖啶、苯并吖啶、 吩嗪、苯并吩嗪、吩噻嗪、苯并吩噻嗪、咔唑、苯并咔唑、二并噻吩、二噻吩并吡咯、三并噻吩、 四并噻吩、五并噻吩的任一种。
[0014] 所述R1选自的C 2_6(|的烷基、含取代基烷基，所述烷基选自直链或支链烷基。
[0015] 优选的，所述R1选自一C<5其中，R3选自C 3_12的烷基，R3相同或不同。
[0016] 优选的，所述馬为-C5H11。
[0017] 所述式（I )化合物为式（I -S)化合物或式（I -Se)化合物。
[0018]
[0019] 本发明的另一目的在于提供一种所述的茈酰亚胺类中间体化合物的制备方法，包 括以下步骤：
[0020] (1)将具有式（II )所示结构的单硝基取代的茈酰亚胺中加入到N-甲基吡咯烷酮 中，加入S粉或Se粉加热到190°C，反应0. 5-2h，冷却到室温，将反应液倒入水中，抽滤收集 沉淀，用水洗涤，干燥，硅胶柱提纯，得到式（III)所示结构的单边杂原子取代的茈酰亚胺化 合物，
[0021]
[0022] (2)将式（III)所示结构的单边杂原子取代的茈酰亚胺化合物加入到二氯甲烷中， 混合均匀后，加入液溴，在室温下搅拌反应36-60h，反应结束后，用热空气鼓泡法除去大部 分的液溴，然后用饱和的亚硫酸钠水溶液洗涤，无水硫酸钠干燥，硅胶柱提纯，得到具有式 (I )化合物，
[0023]
[0024] 其中，R1选自任一种基团：C 2_6(|的烷基、含取代基烷基、烷氧基、含取代基烷氧基、 芳香基、含取代基芳香基、烷基芳香基、含取代基烷基芳香基、烷基杂芳香基、含取代基烷基 杂芳香基、烷基杂环基、含取代基烷基杂环基，R 1相同或不同；
[0025] R2选自：S 或 Se;
[0026] 所述取代基选自：甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、羟 基、巯基、氟原子，氯原子，溴原子、碘原子、氰基、醛基、脂基、磺基、亚磺基、硝基、氨基、亚氨 基、羧基、肼基中的至少一种；
[0027] 所述烷氧基选自：甲氧基，乙氧基，丙氧基，异丙氧基，正丁氧基，仲丁氧基，异丁氧 基，叔丁氧基，戊氧基，己氧基，庚氧基，辛氧基，壬氧基、癸氧基、十一碳烷氧基、十二碳烧氧 基、十二碳烷氧基、十四碳烷氧基、十五碳烷氧基、十八碳烷氧基、十七碳烷氧基、十八碳烧 氧基、十九碳烷氧基和>十碳烷氧基的任一种；
[0028] 所述芳香基选自：苯基、萘基、蒽基、菲基、并四苯基、并五苯基、三苯胺基、芘基、茚 基、联苯基和芴基中的至少一种；
[0029] 所述杂环基、杂芳基均选自：噻吩、苯并噻吩、啦喃、苯并啦喃、呋喃、苯并呋喃、咪 唑、苯并咪唑、吡唑、苯并吡唑、吡咯、苯并吡咯、吡啶、苯并吡啶、吡嗪、苯并吡嗪、剛噪、异吲 哚、苯并吲哚、嘧啶、苯并嘧啶、萘啶、苯并萘啶、哒嗪、苯并哒嗪、吲唑、苯并吲唑、嘌呤、苯并 嗓呤、喹嘆、苯并喹嘆、喹啉、苯并喹啉、(?丨嘆、苯并(?丨嘆、酞嘆、苯并酞嘆、喹喔啉、苯并喹喔 啉、噻唑、苯并噻唑、咔啉、苯并咔啉、菲啶、苯并菲啶、菲咯啉、苯并菲咯啉、吖啶、苯并吖啶、 吩嗪、苯并吩嗪、吩噻嗪、苯并吩噻嗪、咔唑、苯并咔唑、二并噻吩、二噻吩并吡咯、三并噻吩、 四并噻吩、五并噻吩的任一种。
[0030] 所述步骤（1)中将具有式（II)所示结构的单硝基取代的茈酰亚胺中加入到N-甲 基吡咯烷酮中，加入S粉或Se粉加热到190°C，反应lh，冷却到室温，将反应液倒入水中，抽 滤收集沉淀，用水洗涤，干燥，硅胶柱提纯，得到式（III)所示结构的单边杂原子取代的茈酰 亚胺化合物。
[0031] 所述步骤（2)中将式（III)所示结构的单边杂原子取代的茈酰亚胺化合物加入到 二氯甲烷中，混合均匀后，加入液溴，在室温下搅拌反应48h，反应结束后，用热空气鼓泡法 除去大部分的液溴，然后用饱和的亚硫酸钠水溶液洗涤，无水硫酸钠干燥，硅胶柱提纯，得 到具有式（I )化合物。
[0032] 本发明还提供了一种所述的茈酰亚胺类中间体化合物的用途，所述的茈酰亚胺类 中间体化合物可用作中间体制备有机光伏材料中的电子受体。
[0033] -种所述的茈酰亚胺类中间体化合物制备有机光伏材料电子受体的方法，将式 (I )化合物、三（二亚苄基丙酮）二钯和锌粉加入到干燥的DMF中，在氩气保护下，55°C反 应lh，冷却到室温，获得反应液，将反应液倒入水中，抽滤收集沉淀，用水洗涤，干燥，硅胶柱 提纯，得到具有式（IV)化合物，
[0034] A L 丄；
Λ UV ;
[0035] 其中，R1选自任一种基团：C 2_6(|的烷基、含取代基烷基、烷氧基、含取代基烷氧基、 芳香基、含取代基芳香基、烷基芳香基、含取代基烷基芳香基、烷基杂芳香基、含取代基烷基 杂芳香基、烷基杂环基、含取代基烷基杂环基，R 1相同或不同；
[0036] R2选自：S 或 Se;
[0037] 所述取代基选自：甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、羟 基、巯基、氟原子，氯原子，溴原子、碘原子、氰基、醛基、脂基、磺基、亚磺基、硝基、氨基、亚氨 基、羧基、肼基中的至少一种；
[0038] 所述烷氧基选自：甲氧基，乙氧基，丙氧