专利名称：苝四羧酸二酰亚胺-芴-噻吩并[3,4-b]吡嗪共轭聚合物及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明属于有机化合物合成技术领域，具体的说是涉及一种茈四羧酸二酰亚 胺-芴-噻吩并吡嗪共轭聚合物及其制备方法和应用。
背景技术：
利用廉价材料制备低成本、高效能的太阳能电池一直是光伏领域的研究热点和难 点。目前用于地面的硅太阳能电池由于生产工艺复杂、成本高，使其应用受到限制。为了 降低成本，拓展应用范围，长期以来人们一直在寻找新型的太阳能电池材料。聚合物太阳 能电池因为原料价格低廉、质量轻、柔性、生产工艺简单、可用涂布、印刷等方式大面积制备 等优点而备受关注，如果能够将其能量转化效率提高到接近商品硅太阳能电池的水平，其 市场前景将是非常巨大的。自1992年N. S. Sariciftci等在SCIENCE(N. S Sariciftci, L. Smilowitz,A. J. Heeger，et al. Science, 1992,258,1474)上报道共轭聚合物与 C60 之间 的光诱导电子转移现象后，人们在聚合物太阳能电池方面投入了大量研究，并取得了飞速 的发展。目前，聚合物太阳能电池的研究主要集中于给体-受体共混体系，采用PCPDTBT与 PCBM共混体系的能量转化效率已经达到6. 5% (Jin Young Kim, et al. Science 2007,317, 222)，但是仍比无机太阳能电池的转换效率低得多，限制性能提高的主要制约因素有有机 半导体器件相对较低的载流子迁移率，器件的光谱响应与太阳辐射光谱不匹配，高光子通 量的红光区没有被有效利用以及载流子的电极收集效率低等。为了使聚合物太阳能电池得 到实际的应用，开发新型的材料，大幅度提高其能量转换效率仍是这一研究领域的首要任 务。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种茈四羧酸二酰亚 胺-芴-噻吩并吡嗪共轭聚合物，该有机物溶解性好，吸光度强，吸收范围宽，可延伸至近红 外区，提高了其对太阳光的利用率。本发明的另一目的在于提供一种茈四羧酸二酰亚胺-芴-噻吩并吡嗪共轭聚合物 的制备方法。本发明进一步的目的在于提供一种茈四羧酸二酰亚胺-芴-噻吩并[3，4_b]吡嗪 共轭聚合物在聚合物太阳能电池、有机电致发光、有机场效应晶体管、有机光存储、有机非 线性材料或/和有机激光领域中的应用。为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下本发明提供的茈四羧酸二酰亚胺-芴-噻吩并[3，4_b]吡嗪共轭聚合物通式为下 述⑴
权利要求
1. 一种茈四羧酸二酰亚胺-芴-噻吩并[3，4-b]吡嗪共轭聚合物，其通式为下述(I)其中，x+y = 1，χ乒0，y乒0 ;n为1 100之间的整数；礼、R2、R3为-H、C1 C2tl的烷 基、C1 C20烷氧基苯或苯基；R4、&为C1 C20的烷基、C1 C20烷氧基、C1 C20烷氧基苯 或苯基；R6, R7, R8, R9为-H、C1 C20的烷基、C1 C20烷氧基、C1 C20烷氧基苯等或苯基。
2.一种如权利要求1所述的茈四羧酸二酰亚胺-芴-噻吩并[3，4-b]吡嗪共轭聚合物 的制备方法，包括如下工艺步骤1)将1，7-二溴-3，4，9，10-茈四酸酐与3，4，5-三烷(氧)基胺基苯反应得茈四 羧酸二酰亚胺二溴代物单体；2)将3，，4，-二氨基-2，2，5，，2”-联三噻吩类化合物与二苯基乙二酮类化合物反应 得2，3-二苯基-5. 7-二(2-烷基噻吩)噻吩并[3，4-b]吡嗪类化合物中间体；3)将步骤(2)制备的2，3-二苯基-5.7-二(2-烷基噻吩)噻吩并[3，4_b]吡嗪类化 合物与N-溴代丁二酰亚胺反应得噻吩并[3，4-b]吡嗪类化合物另一单体；4)在无氧的条件下，将步骤(1)制备的茈四羧酸二酰亚胺二溴代物、步骤C3)制备的噻 吩并[3，4-b]吡嗪类化合物和芴的双硼酸酯在有机溶剂中进行聚合反应得茈四羧酸二酰 亚胺-芴-噻吩并[3，4-b]吡嗪共轭聚合物。
3.根据权利要求2所述的茈四羧酸二酰亚胺-芴-噻吩并[3，4-b]吡嗪共轭聚合物的 制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的1，7- 二溴-3，4，9，10-茈四酸酐与3，4，5-三烷 (氧)基-1-胺基苯添加量按摩尔比为1 3 10，所述的反应是在60 100°C的条件下 反应1 72小时，反应溶剂为喹啉、咪唑、丁醇、N-甲基-2-吡咯烷酮或者丙酸。
4.根据权利要求2所述的茈四羧酸二酰亚胺-芴-噻吩并[3，4-b]吡嗪共轭聚合物 的制备方法，其特征在于步骤O)中所述的3’，4’ - 二氨基-2，2’ 5’，2”-联三噻吩类化 合物与二苯基乙二酮类化合物是按摩尔比为1 1.0 1.5添加，并在20 78°C反应1 72小时，反应溶剂为乙醇、乙酸乙酯、甲醇或者水。
5.根据权利要求2所述的茈四羧酸二酰亚胺-芴-噻吩并[3，4-b]吡嗪共轭聚合物 的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述的2，3-二苯基-5. 7-二(2-烷基噻吩)噻吩并[3,4-b]吡嗪类化合物与N-溴代丁二酰亚胺的添加量按摩尔比为1 2 2.5，在氯仿、N， N-二甲基甲酰胺或四氢呋喃溶剂中反应1 72小时。
6.根据权利要求2所述的茈四羧酸二酰亚胺-芴-噻吩并[3，4-b]吡嗪共轭聚合物的 制备方法，其特征在于所述的聚合反应工艺条件是将茈四羧酸二酰亚胺二溴代物、噻吩并 [3,4-b]吡嗪类化合物和芴的双硼酸酯按摩尔比为χ y 1加入有机溶剂中并在50 120°C下反应24 72小时，其中，x+y = 1，χ乒0，y乒0 ；所述的有机溶剂是四氢呋喃、乙二醇二甲醚、苯、N，N-二甲基甲酰胺或甲苯；所述的步骤(4)中聚合反应还添加有催化剂，其添加量按摩尔比占总投料物质用量的 0. 01 5%。
7.根据权利要求6所述的茈四羧酸二酰亚胺-芴-噻吩并[3，4-b]吡嗪共轭聚合物的 制备方法，其特征在于所述的催化剂为有机钯催化剂或有机钯催化剂与有机膦配体的混 合物；所述的有机钯催化剂是Pd (PPh3) 4或Pd (OAc) 2 ；所述的有机钯催化剂与有机膦配体的混合物按摩尔为1 2 20。
8.根据权利要求2所述的茈四羧酸二酰亚胺-芴-噻吩并[3，4-b]吡嗪共轭聚合物的 制备方法，其特征在于所述的步骤(1)至步骤的反应在无氧环境中进行。
9.根据权利要求8所述的茈四羧酸二酰亚胺-芴-噻吩并[3，4-b]吡嗪共轭聚合物的 制备方法，其特征在于所述的无氧环境是在充满惰性气体的环境。
10.根据权利要求1至9任一项所述的茈四羧酸二酰亚胺-芴-噻吩并[3，4-b]吡嗪 共轭聚合物在聚合物太阳能电池、有机电致发光、有机场效应晶体管、有机光存储、有机非 线性材料或/和有机激光领域中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种通式如(I)的苝四羧酸二酰亚胺-芴-噻吩并[3，4-b]吡嗪共轭聚合物及其制备方法和应用。先将1，7-二溴-3，4，9，10-苝四酸酐与3，4，5-三烷(氧)基-1-胺基苯反应得单体；再将3’，4′-二氨基-2，2′5′，2″-联三噻吩类化合物与二苯基乙二酮类化合物反应得中间体；接着将该中间体与N-溴代丁二酰亚胺反应得另一单体；在无氧的条件下，将前述两单体和芴的双硼酸酯进行聚合反应得目标产物。本发明制备方法简单，易于操作和控制，适合于工业化生产，该方法制备的目标产物溶解性好，应用在有机太阳能电池领域时吸光度强，吸收范围宽，可延伸至近红外区，提高了其对太阳光的利用率。
文档编号C08G61/12GK102134307SQ201010100708
公开日2011年7月27日 申请日期2010年1月22日 优先权日2010年1月22日
发明者周明杰, 管榕, 黄杰 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司