专利名称：一类含茚富勒烯衍生物受体材料及其制备方法和用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及富勒烯衍生物受体材料，特别涉及一类具有良好溶解性能的含茚富勒 烯衍生物受体材料，以及该类含茚富勒烯衍生物受体材料的制备方法和用途。
背景技术：
由于具有良好的电子迁移率、溶解性能和可加工性等优良性能，富勒烯及其衍生 物被广泛用于有机聚合物太阳能电池、场效应晶体管和有机光导体等光电子器件中，其中 C6tl和其衍生物[6，6]_苯-碳61-丁酸甲酯[PCBM]是应用最多的富勒烯受体材料。(1) Li, Y. F. ；Zou, Y. P. Adv. Mater. 2008, 20, 2952 ； (2)Hou, J. H. ；Tan, Ζ. Α. ；Yan，Y. ；He, Y. J.； Yang, C. H. ；Li, Y. F. J. Am. Chem. Soc. 2006,128,4911 ； (3) Sun, Χ. B. ；Zhou, Y. H. ；ffu, W. C.； Liu, Y. Q. ；Tian, W. J. ；Yu, G. ；Qiu, W. F. ；Chen, S. Y. ；Zhu, D. B. J. Phys. Chem. B2006,110, 7702。人们通过修改PCBM中酯基上的烷基链，得到了一系列其衍生物，但其受体性能远不 如 PCBM ((1) Rosario Gonzalez, Jan C. Hummel en, and Fred Wudl. J. Org. Chem. 1996,60, 2618 ； (2) S. Ravaine, F. Le Pecq，C. Mingotaud, and P. Delhaes, J. C. Hummel en, F. Wudl, L.K. Patterson.J.Phys.Chem. 1995，99，9551 ； (3)QingshuoWei，Takeshi Nishizawa, Keisuke Tajima，Kazuhito Hashimoto.Adv. Mater. 2008，20，2211 ； (4)Martin Drees, Harald Hoppe, Christoph Winder, Helmut Neugebauer, Niyazi S. Sariciftci，Wolfgang Schwinger, Friedrich Scha ..ffler，Christoph Topf, Markus C. Scharber, Zhengguo Zhu and Russell Gaudiana J. Mater. Chem. 2005，15，5158)。 Lenes 等分离出了双力口成 的PCBM(bisPCBM)，用它做受体材料制备了太阳能电池器件，性能略优于单加成PCBM做 受体的器件性會邑(MantiinLenes, Gert-Jan A. H. Wetzelaer, Floris B. Kooistra, Sjoerd C. Veenstra, Kees J. HummeIen，and Paul W. Μ. Blom. Adv. Mater. 2008，20，2116。Yang 等 做了一些PCBM的衍生物，他们对PCBM苯环进行了修饰，在其中引入了烷氧链，器件结果 显示此类受体材料具有较好的性能(Chmgduk Yang, Jin Young Kim, Shinuk Cho, J ae Kwan Lee, Alan J. Heeger, and Fred Wudl. J. Am. Chem. Soc.2008，130，644)。Kooistra 等做了一些PCBM的衍生物，他们对PCBM苯环进行了修饰，在其中引入了氨基、烷硫基等 (Floris B. Kooistra, Joop Knol, FredrikKastenberg, Lacramioara M. Popescu, Wiljan J. H. Verhees, Jan M. Kroon, and JanC. Hummel en. Organic Letters. 2007，9，551)。虽然许多富勒烯的衍生物被制备出来，并被用于太阳能电池器件中，但其性能仍 不如PCBM。为了改善富勒烯受体材料的溶解性能，并提高其电子迁移率和适度提高其LUMO 能级以提高聚合物太阳能电池的开路电压，本发明设计并制备了一类含茚富勒烯衍生物受 体材料。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一类含茚富勒烯衍生物受体材料。本发明的目的之二在于提供一类含茚富勒烯衍生物受体材料的制备方法。
本发明的目的之三在于提供一类含茚富勒烯衍生物受体材料的用途。本发明的一类含茚富勒烯衍生物受体材料具有以下结构
权利要求
1. 一类含茚富勒烯衍生物受体材料，其特征是，所述的含茚富勒烯衍生物受体材料具
2.根据权利要求1所述的一类含茚富勒烯衍生物受体材料，其特征是所述的烷基为 甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1-丙基丁基、戊基、异戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1-乙基戊 基、2-乙基戊基、3-乙基戊基、己基、异己基、2-甲基己基、3-甲基己基、4-甲基己基、5-甲 基己基、2-乙基己基、庚基、异庚基、辛基、异辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷 基、十四烷基中的一种。
3.根据权利要求1所述的一类含茚富勒烯衍生物受体材料，其特征是所述的烷氧基 为甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、2-甲基丁氧基、3-甲基 丁氧基、1-乙基丁氧基、2-乙基丁氧基、1-丙基丁氧基、戊氧基、异戊氧基、2-甲基戊氧基，3-甲基戊氧基、4-甲基戊氧基、1-乙基戊氧基、2-乙基戊氧基、3-乙基戊氧基、己氧基、异 己氧基、2-甲基己氧基、3-甲基己氧基、4-甲基己氧基、5-甲基己氧基、2-乙基己氧基、庚 氧基、异庚氧基、辛氧基、异辛氧基、壬氧基、癸氧基、十一烷氧基、十二烷氧基、十三烷氧基、 十四烷氧基中的一种。
4.一种根据权利要求1 3任意一项所述的一类含茚富勒烯衍生物受体材料的制备方 法，其特征是将[6，6] Ar基富勒烯烷基酸R8酯溶于有机溶剂中，加入1-R1-2-R2-3-R3-4-R4-5-R5-6-R6-7-R7-茚，其中 1-R1-2-R2-3-R3-4-R4-5-R5-6-R6-7-R7-茚与 B，6]Ar 基富勒烯烷基 酸R8酯的摩尔比值为1 100，加热回流反应2 720小时，冷却至室温，将反应物滴加入 甲醇中沉淀，过滤得到沉淀物，将沉淀物溶于有机溶剂中并吸附至硅胶上，用有机溶剂作为 淋洗剂，过硅胶柱分离得到含茚富勒烯衍生物受体材料；其中，[6，6]Ar基富勒烯烷基酸R8 酯中的富勒烯是碳六十一、碳七十一、碳八十五中的一种；含茚富勒烯衍生物中的富勒烯是碳六十、碳七十、碳八十四中的一种；或在惰性气体保护下，将Ar基甲酰烷基酸R8酯-对甲苯磺酰腙溶于有机溶剂中，加入与 Ar基甲酰烷基酸R8酯-对甲苯磺酰腙的摩尔比值为1 25的甲醇钠，加入与Ar基甲酰烷 基酸R8酯-对甲苯磺酰腙的摩尔比值为0. 1 25的1-R1-2-R2-3-R3-4-R4-5-R5-6-R6-7 -R7-茚富勒烯，加热至60 150°C反应12 720小时，然后冷却至室温，将反应混合物滴 加入甲醇中沉淀，过滤得到沉淀物，将沉淀物溶于有机溶剂中并吸附至硅胶上，用有机溶剂 作为淋洗剂，过硅胶柱分离得到含茚富勒烯衍生物受体材料；富勒烯是碳六十、碳七十、碳 八十四中的一种； 其中上述的Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7独立的是氢原子，或是相同或不相同的C1 C14的烷 基，或是相同或不相同的C1 C14的烷氧基；上述的R8是相同或不相同的C1 C14的烷基；上述的Ar是烷基或烷氧基取代的苯基、噻吩基、萘基、蒽基、芴基、三苯胺基、吩噻嗪 基、吡咯基、噻唑基、吡啶基、联吡啶基、喹啉基、呋喃基、联苯基、噻吩并[3，2-b]噻吩基、噻 吩并[3，4-b]噻吩基、噻吩并[2，3-b]噻吩基、双噻吩并[3，2-b ；2’，3’-d]噻吩基、咔唑基、 吲哚基、4H-环丙基[2,1-b ；3,4-b']双噻吩基、4，8-双烷氧基苯唑[l，2_b :4，5_b，]双噻 吩基、(4，4’ -双烷基双噻吩并[3,2-b 2'，3' -d]噻咯基中的一种。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是所述的溶解[6，6]Ar基富勒烯烷基酸 R8酯的有机溶剂为邻二氯苯、对二氯苯、间二氯苯、三氯苯中的一种；所述的溶解Ar基甲酰烷基酸R8酯-对甲苯磺酰腙的有机溶剂为邻二氯苯或邻二氯苯 和吡啶的混合物；所述的溶解沉淀物和作为淋洗剂的有机溶剂为甲苯、苯、氯苯、氯仿、二硫化碳中的一种。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征是所述的邻二氯苯和吡啶的混合物中的 邻二氯苯与吡啶的体积比为1 1000 1000 1。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是所述的烷基为甲基、乙基、丙基、异丙 基、丁基、异丁基、叔丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1-丙基丁 基、戊基、异戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1-乙基戊基、2-乙基戊基、3-乙 基戊基、己基、异己基、2-甲基己基、3-甲基己基、4-甲基己基、5-甲基己基、2-乙基己基、庚 基、异庚基、辛基、异辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基中的一种。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是所述的烷氧基为甲氧基、乙氧基、丙氧 基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、2-甲基丁氧基、3-甲基丁氧基、1-乙基丁氧基、2-乙基丁氧基、1-丙基丁氧基、戊氧基、异戊氧基、2-甲基戊氧基，3-甲基戊氧基、4-甲基 戊氧基、1-乙基戊氧基、2-乙基戊氧基、3-乙基戊氧基、己氧基、异己氧基、2-甲基己氧基、3-甲基己氧基、4-甲基己氧基、5-甲基己氧基、2-乙基己氧基、庚氧基、异庚氧基、辛氧基、 异辛氧基、壬氧基、癸氧基、十一烷氧基、十二烷氧基、十三烷氧基、十四烷氧基中的一种。
9.一种根据权利要求1 3任意一项所述的一类含茚富勒烯衍生物受体材料的用途， 其特征是所述的含茚富勒烯衍生物受体材料能够作为制备有机场效应晶体管、聚合物太 阳能电池和有机光导体的材料使用。
全文摘要
本发明涉及富勒烯衍生物受体材料，特别涉及一类具有良好溶解性能的含茚富勒烯衍生物受体材料，以及该类含茚富勒烯衍生物受体材料的制备方法和用途。本发明的一类含茚富勒烯衍生物受体材料具有如下所示结构，其具有良好的溶解性能，并且由于富勒烯具有较高的电子迁移率，这类含茚富勒烯衍生物受体材料也具有较高的电子迁移率。本发明的含茚富勒烯衍生物受体材料可以应用在有机场效应晶体管、聚合物太阳能电池和有机光导体等领域。
文档编号C01B31/00GK102070133SQ200910237889
公开日2011年5月25日 申请日期2009年11月20日 优先权日2009年11月20日
发明者何有军, 李永舫, 赵光金 申请人:中国科学院化学研究所