一种n,n-二芳基-2-溴-6-萘胺的合成方法及其应用_4

文档序号:9318453阅读:来源:国知局
8. 00 (s, 1H)
[0127] 步骤八化合物N,N-二(9,9-二乙基-2-氟-芴-7基)-2-乙炔基-6-萘胺 (FFNN-A)的合成
[0128] 将中间体 7 (565mg, 0? 79mmol)、无水碳酸钟(1. 09g, 7. 9mmol)溶于 14mLTHF/ Me0H(l:l,V/V)中,室温下搅拌2h。蒸干溶剂后,加入二氯甲烷和水萃取。有机相由无水硫 酸镁干燥过滤后、减压蒸馏除去溶剂。所得粗产物经硅胶柱层析,得到淡黄色固体460mg,产 率 90%。
[0129]:HNMR(300MHz,DMS0,ppm) : 8 〇. 26 (t, 12H,J= 7. 2Hz) , 1. 91 (m, 8H), 4.22(s, 1H),7. 13(m,6H),7.29(m,3H),7.40(m,2H),7.61(d, 1H,J= 8. 7Hz),7. 78(m,4H), 7. 83 (d, 1H,J=9. 0Hz),8. 01 (s, 1H)。
[0130] 本步骤的无水碳酸钾还可为氢氧化钾。
[0131] 步骤九化合物DT-DPP(FFNN-A) 2的合成
[0132]氮气气氛下向 2Br-DPP(110mg, 0? 14mmol)、中间体FFNN-A(219mg, 0? 34mmol)、碘 化亚铜(4mg, 0. 02mmol)的混合物中,加入10mL的甲苯和5mL的二异丙胺,搅拌溶解,再加 入Pd(PPh3)4(8mg,0. 007mmol),升温至80°C反应12h。减压蒸馏溶剂后,粗产物经硅胶柱层 析纯化,得到褐黑色的固体242mg,产率90%。
[0133] 4NMR(400MHz,CDCl3,ppm) :S〇? 36(t,24H,J= 6. 8Hz),0? 85(m,12H),1. 10-1. 42 (m, 32H) ,1-91 (m, 18H),4. 01 (d, 7. 2Hz),7. 06 (m, 20H),7. 34 (d, 2H,J= 3. 2Hz),7. 39 (d, 4H,J =8. 4Hz), 7. 57(m, 8H), 8. 88(d, 2H,J= 3. 2Hz).MS(MALDI-T0F) :calculatedfor C122H126F4N402S2,m/z1819. 929 ;foundl819. 370(100% )〇
[0134]本步骤的Pd(PPh3) 4还可为Pd(PPh3) 2C12;
[0135] 图4为本实施例制备的有机半导体材料DT-DPP(FFNN-A) 2的核磁共振氢谱。
[0136] 本实施例的合成路线如下式所示:
[0137]
[0139] 对比例1
[0140] 以4-溴苯胺为原料合成DT-DPP(FBN-A) 2,具体结构如下式:
[0141]
[0142] 4匪1?(4001抱,〇)(:13,口口111):5 0.35(七,2411,了 = 7.21^),0.76-0.92(111,1211),1. 10-1. 45 (m, 32H),1. 78-2. 04 (m, 18H),4. 01 (d, 4H,J= 7. 2Hz),7. 02-7. 20 (m, 12H),7. 26-7. 36 (m, 14H),7. 39 (d, 4H,J= 8. 0Hz),7. 64 (t, 8H,J= 9.OHz),8. 89 (d, 2H,J= 3. 6Hz). MS(MALDI-TOF) :calculatedforC122H130N402S2, 1747. 967 ;found, 1747. 621 (100% )〇
[0143] 图5为本对比例制备的有机半导体DT-DPP(FBN-A)2的核磁共振氢谱。
[0144] 测试例
[0145] 以实施例1及对比例1制备的材料,分别制作器件结构为IT0/PED0T:PSS/ DT-DPP(FBN-A)2SDT-DPP(FNN-A) 2/Mo03(10nm)/Al的单空穴器件和IT0/PED0T:PSS/ donor:PC61BMAPFN) /A1结构的有机光伏器件。
[0146] 单空穴器件制作过程如下:IT0导电玻璃依次经丙酮、洗涤剂、去离子水和异丙醇 通过超声清洗,每步20min。在烘箱中烘干后,采用PLASMA氧等离子处理4min。然后在上 述处理过的IT0玻璃上,旋涂一层PED0T:PSS薄膜,厚度为40nm,在120°C下退火20min。在 氮气气氛的手套箱中将DT-DPP(FBN-A) 2或DT-DPP(FNN-A) 2的氯仿溶液旋涂在PED0T:PSS 上(总浓度为20mgmL\转速为2000rpm,时间为30s,厚度为120nm),随后在高真空下蒸镀 10nm厚的电子阻挡层M〇03,再蒸镀金属A1,最后进行器件封装。
[0147] 有机光伏器件的制备过程:旋涂PED0T:PSS薄膜后,在氮气气氛的手套箱中将活 性层DT-DPP(FBN-A) 2:PC61BM或DT-DPP(FNN-A) 2:PC61BM的氯仿溶液旋涂在PED0T:PSS上 (总浓度为20mgmL1,转速为2500rpm,时间为30s,厚度为100nm),随后在100°C下热退火 10min,再旋涂上约5nm厚的阴极界面材料PFN,最后在高真空下蒸镀约90nm厚的金属A1作 为阴极;对于未退火的则直接旋涂PFN后蒸镀阴极。器件在充满惰性气体、水氧含量0. 5ppm 以下的手套箱里制备和包封;器件的有效面积是0. 16cm2。对于未加PFN层的器件则在旋涂 活性层后直接蒸镀阴极。
[0148] 图6是实施例1制备的DT-DPP(FNN-A)2和对比例1制备的DT-DPP(FBN-A) 2的溶 液及薄膜吸收图。
[0149] 图7是实施例1制备的DT-DPP(FNN-A)2和对比例1制备的DT-DPP(FBN-A) 2的差 示扫描量热分析(DSC)曲线。
[0150] 图8是实施例1制备的DT-DPP(FNN-A)2和对比例1制备的DT-DPP(FBN-A)2的单空 穴器件测得的SCLC曲线(器件结构为IT0/PED0T:PSS/DT-DPP(FNN-A)2或DT-DPP(FBN-A)2/ M〇03/A1)〇
[0151] 图9是实施例1制备的DT-DPP(FNN-A)2和对比例1制备的DT-DPP(FBN-A) 2 电流-电压(J-V)曲线(器件结构为IT0/PED0T:PSS/DT-DPP(FNN-A)2or DT-DPP(FBN-A) 2:PCBM(100nm) /PFN/A1)。
[0152] 对于空穴迀移率采用空间限制电荷电流(SCLC)的方法进行测试;器件的伏安特 性在大气条件下,将器件置于标准太阳模拟太阳灯(AM1.5G,0rielmodel91192)下,使用 半导体电池(Keithley2400)进行J-V测试。
[0153] 实施例1制备的DT-DPP(FNN-A)2和对比例1制备的DT-DPP(FBN-A) 2的空穴迀移 率见表1。
[0154] DSC表征的结果可以看出,两个材料,DT-DPP(FBN-A) 2和DT-DPP(FNN-A) 2都表现出 无定型的特点。而DT-DPP$~^六)2表现出更高的玻璃化转变温度(见图7)。
[0155]SCLC测试的迀移率显示DT-DPP(FNN-A)^空穴迀移率为1. 64X10 4cm2VS\较 DT-DPP(FBN-A)^ 1. 46X10 5cm2VS1有明显增加(见图 8)。
[0156]活性层为DT-DPP(FBN-A) 2:PC61BM(w/w= 1:3)的光伏器件(IT0/PED0T:PSS/ donor:PC61BMAPFN)/Al)获得了 1. 58%的PCE,加入PFN后效率为1. 63%,在此基础上对于 活性层l〇〇°C退火后效率为1. 71%。而同样的条件下效率为2. 58%。这 两个分子由于处于无定形态,使得加热对于形貌影响不大,因此并没有出现像文献中一些 含炔键的材料在加热后效率下降的现象。比如文献报道的DT-DPP100°C退火后 效率下降较多(见表 2,WangLP等,AsianJournalofOrganicChemistry,D0I:10. 1002/ ajoc. 201500068)。
[0157]表1 「01581
[0161] aIT0/PED0T:PSS/donor:PC61BM/PFN/A1
[0162] bIT0/PED0T:PSS/donor:PC61BM(annealedil00〇C) /PFN/A1
[0163] cIT0/PED0T:PSS/donor:PC61BM(annealedi50°C) /A1
[0164] dIT0/PED0T:PSS/donor:PC61BM(annealedi70°C) /A1
[0165] eIT0/PED0T:PSS/donor:PC61BM(annealedilOO°C) /A1
[0166] 上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受所述实施例的 限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化, 均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种N,N-二芳基-2-溴-6-萘胺的合成方法,其特征在于,采用卤代的芳烃通过与 6-溴-2-萘胺单元进行C-N偶联反应得到N,N-二芳基-2-溴-6-萘胺单元。2. 根据权利要求1所述的N,N-二芳基-2-溴-6-萘胺的合成方法,其特征在于,所述 N,N-二芳基-2-溴-6-萘胺具有以下结构:X=H或F R2=OCnH2n+1SCnH2n+1,n= 1 ~16。3. 根据权利要求1所述的N,N-二芳基-2-溴-6-萘胺的合成方法,其特征在于,所述 N,N-二芳基-2-溴-6-萘胺为N,N-二(9, 9-二乙基-2-芴-7-基)-2-溴-6-萘胺的合 成,其制备方法包括以下步骤: 将6-溴-2-萘胺、9, 9-二乙基-2-碘芴以及碘化亚铜、碳酸钾和18-冠-6-醚溶于的DMPU,于140~180°C氮气氛围下反应24~48h;反应结束后,使用二氯甲烷和水萃取反应 产物;有机相由无水硫酸镁干燥过滤后,减压蒸馏除去溶剂;所得粗产物经
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