专利名称：喹吖啶酮硼酸酯及其制备方法与应用的制作方法
技术领域：
本发明属于有机光电材料技术领域，具体涉及喹吖啶酮硼酸酯及其制备方法与应用。
背景技术：
与传统的无机光电器件相比，有机光电器件具有成本低、质量轻、易加工、可制备大面积柔性器件等优点，成为近几年的研究热点。有机分子的结构很大程度上决定了光电器件的性能，因而设计、合成结构和性能优异的分子至关重要。有机分子应用于太阳能电池必须具有较宽的吸收谱带，能够最大程度吸收太阳光；其次分子具有良好的平面性、结
晶性，才能形成有效的载流子传输通道(Ergang ff.，Zai F. M.，Zhen Z.，Koen V.，Patrik
H.，011e I. ,Feng L. Z. , Mats R. A. J. Am. Chem. Soc. 2011，133，14244 - 14247);最后，分子要具有良好的溶解性，易于太阳能电池的制备和加工。有机分子应用于场效应晶体管必须具有低成本、易成膜、可与柔性衬底兼容、适合低温加工等特点(Yuning L. , SamarendraP. S.，Prashant S. Adv. Mater. 2010，22，4862 - 4866)。目前，用于有机太阳能电池和有机场效应晶体管的分子主要以含有连噻吩、并噻吩、吡咯并吡咯、苯并噻二唑等单体的小分子或聚合物为主，这些分子结构易修饰、制备简单，太阳能电池转化效率和场效应迁移率较高，但这些成果与市场需求仍有差距，因而制备结构性质更优异的分子成为研究热点。喹吖啶酮单体具有较大的平面结构、易修饰、易结晶，近几年被用于有机发光二极管、有机太阳能电池等光电器件，Jean M. J. Frechet等以喹Π丫唳酮和苯并噻二唑为单体合成了小分子，太阳能电池转化效率为2. 22% (Applied Materials &interfaces2010, 2, 2679-2686)。Kazuo Takimiya等将喹卩丫唳酮和噻吩聚合,得到的聚合物空穴迁移率达到O. 2cm2/ (V · s) (Chem. Mater. 2012，24，1235-1243)。但是目前喹吖啶酮尤其是以喹吖啶酮为单元的聚合物在光电器件中的应用并不多，主要是因为喹吖啶酮较难锡烷化或硼酸酯化，限制了它不能通过Stille偶联或Suzuki偶联反应和大多数芳香类溴化物反应。
发明内容
本发明的目的是提供一种喹吖啶酮硼酸酯及其制备方法与应用。本发明提供的喹吖啶酮硼酸酯，也即式I所示化合物，
权利要求
1.式I所示化合物，
2.一种制备权利要求I所述化合物的方法，包括如下步骤在催化剂和弱碱存在的条件下，于惰性气氛中，将式B所示化合物与联硼酸频哪醇酯混匀进行Suzuki硼酸酯化反应，反应完毕得到所述式I所示化合物；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述催化剂选自1，I’-[双(二苯基磷)二茂铁]二氯化钯、二氯二三苯基膦钯和四三苯基磷钯中的至少一种； 所述弱碱选自醋酸钾、碳酸钾和碳酸钠中的至少一种； 所述Suzuki硼酸酯化反应在溶剂中进行；所述溶剂选自1，4- 二氧六环、四氢呋喃、N, N,-二甲基甲酰胺中的至少一种； 所述联硼酸频哪醇酯、催化剂、弱碱与式B所示化合物的质量比为O. 3-0. 8 O.04-0. 08 0. 03-0. 06 :1，优选 O. 6 :0. 07 :0. 04 :1 ; 所述Suzuki硼酸酯化反应步骤中，温度为60-100°C，优选80°C，时间为10-24小时，优选12小时； 所述惰性气氛为氩气气氛或氮气气氛。
4.式II所述化合物，
5.一种制备权利要求4所述式II所示化合物的方法，包括如下步骤在惰性气氛和催化剂存在的条件下，将弱碱性水溶液、权利要求I所述化合物与Br-Ar所示化合物混匀进行Suzuki偶联反应,反应完毕得到所述式II所示化合物； 所述Br-Ar中，Ar的定义与权利要求4相同。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述催化剂选自四三苯基膦钯、1，Γ-[双(二苯基磷)二茂铁]二氯化钯和二氯二三苯基膦钯中的至少一种； 所述弱碱选自碳酸钾、磷酸钾、醋酸钾和醋酸钠中的至少一种；
7.式III所示交替共聚物， 式III 所述式III中，R1为H、卤素、C1-C2tl的烷基、卤素取代的C1-C2tl的烷基X1-C2tl的烷氧基、卤素取代的C1-C2tl的烷氧基、磺酸基、卤素取代的磺酸基、C1-C2tl的芳香基、含有取代基的C1-Cm的芳香基、C1-C2tl的芳香稠环基或含有取代基的C1-C2tl的芳香稠环基； 所述含有取代基的C1-C2tl的芳香基和含有取代基的C1-C2tl的芳香稠环基中，取代基选自卤素、C1-C20的烷基和C1-C2tl的烷氧基中的至少一种；η，为7-50的整数； Ar ,为:
8.一种制备权利要求7所述式III所示聚合物的方法，包括如下步骤在惰性气氛和催化剂存在的条件下，将弱碱的水溶液、权利要求I所述式I所示化合物、双溴取代物Br-Ar' -Br、相转移催化剂混匀进行Suzuki聚合反应后，冷却后与苯硼酸或2-硼酸噻吩进行Suzuki偶联反应后再与溴苯或2-溴代噻吩进行Suzuki偶联封端，反应完毕得到所述式III所示聚合物； 所述Br-Ar’ -Br中，Ar’的定义与权利要求7相同。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述催化剂选自四三苯基膦钯、1，Γ-[双(二苯基磷)二茂铁]二氯化钯和二氯二三苯基膦钯中的至少一种；所述双溴取代物Br-Ar’-Br具体为
10.含有权利要求I或4所述化合物或7所述聚合物的有机太阳能电池或有机场效应晶体管； 以权利要求I或4所述化合物或7所述聚合物为光活性层的有机太阳能电池或为电荷传输层的有机场效应晶体管； 权利要求I或4所述化合物或7所述聚合物在制备有机太阳能电池或有机场效应晶体管中的应用； 权利要求I或4所述化合物或7所述聚合物在制备有机太阳能电池的光活性层或在制备有机场效应晶体管的电荷传输层中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种喹吖啶酮硼酸酯及其制备方法与应用。该喹吖啶酮硼酸酯如式I所示。本发明首次设计、合成了喹吖啶酮硼酸酯，将其与常见受体单元反应，得到了小分子和聚合物应用于有机太阳能电池和场效应晶体管。本发明提供的硼酸酯为单体的小分子和聚合物分子平面性好，在常用有机溶剂中溶解度大，可溶液加工，成膜性较好，可作为有机太阳能电池中的光活性层材料和有机场效应晶体管中的电荷传输层材料，制备的太阳能电池能量开路电压大，转化效率较高，场效应晶体管迁移率高，空气稳定。
文档编号C08G61/12GK102816177SQ201210260118
公开日2012年12月12日 申请日期2012年7月25日 优先权日2012年7月25日
发明者付红兵, 李慧, 吴义室, 危浪 申请人:中国科学院化学研究所