專利名稱：環(huán)戊二烯(2,1-b:3,4-b′)二噻吩-噻吩并[3,4-b]吡嗪共軛聚合物及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于有機化合物合成技術領域，具體的說是涉及一種環(huán)戊二烯(2，Ι-b :3， 4-b' ) 二噻吩-噻吩并[3，4-b]吡嗪共軛聚合物及其制備方法和應用。
背景技術：
利用廉價材料制備低成本、高效能的太陽能電池一直是光伏領域的研究熱點和難 點。目前用于地面的硅太陽能電池由于生產(chǎn)工藝復雜、成本高，使其應用受到限制。為了 降低成本，拓展應用范圍，長期以來人們一直在尋找新型的太陽能電池材料。聚合物太陽 能電池因為原料價格低廉、質量輕、柔性、生產(chǎn)工藝簡單、可用涂布、印刷等方式大面積制備 等優(yōu)點而備受關注，如果能夠將其能量轉化效率提高到接近商品硅太陽能電池的水平，其 市場前景將是非常巨大的。自1992年N. S. Sariciftci等在SCIENCE(N. S Sariciftci，L. Smilowitz, A. J. Heeger, et al. Science，1992，258，1474)上報道共軛聚合物與 C60 之間 的光誘導電子轉移現(xiàn)象后，人們在聚合物太陽能電池方面投入了大量研究，并取得了飛速 的發(fā)展。目前，聚合物太陽能電池的研究主要集中于給體、受體共混體系，采用PCPDTBT與 PCBM共混體系的能量轉化效率已經(jīng)達到6. 5% (Jin Young Kim, et al. Science 2007,317, 222)，但是仍比無機太陽能電池的轉換效率低得多，限制性能提高的主要制約因素有有機 半導體器件相對較低的載流子遷移率，器件的光譜響應與太陽輻射光譜不匹配，高光子通 量的紅光區(qū)沒有被有效利用以及載流子的電極收集效率低等。為了使聚合物太陽能電池得 到實際的應用，開發(fā)新型的材料，大幅度提高其能量轉換效率仍是這一研究領域的首要任 務。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的上述不足，提供一種環(huán)戊二烯(2，l_b:3， 4-b' ) 二噻吩-噻吩并[3，4-b]吡嗪共軛聚合物，該有機物溶解性好，吸光度強，吸收范圍 寬，可延伸至近紅外區(qū)，提高了其對太陽光的利用率。本發(fā)明的另一目的在于提供一種環(huán)戊二烯(2，l_b :3,4-b' ) 二噻吩-噻吩并[3， 4-b]吡嗪共軛聚合物的制備方法。本發(fā)明進一步的目的在于提供一種環(huán)戊二烯(2，l_b :3,4-b' ) 二噻吩-噻吩并 [3,4-b]吡嗪共軛聚合物在聚合物太陽能電池、有機電致發(fā)光、有機場效應晶體管、有機光 存儲、有機非線性材料或/和有機激光領域中的應用。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術方案如下本發(fā)明提供的一種環(huán)戊二烯(2，1-b :3,4-b' ) 二噻吩-噻吩并[3，4_b]吡嗪共
軛聚合物，其通式為下述(I)
權利要求
1. 一種環(huán)戊二烯0，l_b :3,4-b' ) 二噻吩-噻吩并[3，4-b]吡嗪共軛聚合物，其通式 為下述(I)
2.根據(jù)權利要求1所述的環(huán)戊二烯(2，1-b:3,4-b' ) 二噻吩-噻吩并[3，4-b]吡嗪 共軛聚合物，其特征在于所述的R5、R6為相同或不相同的基團，該基團選自C1 C2tl的烷 基;R7為C1 C20的烷基;R8為C1 C20的烷基。
3.一種如權利要求1或2所述的環(huán)戊二烯(2，1-b :3,4-b' ) 二噻吩-噻吩并[3,4-b] 吡嗪共軛聚合物的制備方法，包括如下工藝步驟1)將二酮類化合物與3，4-二胺基噻吩 氯化氫進行脫水反應得2，3-雙取代-噻吩并 [3,4-b]吡嗪；2)將N-溴代丁二酰亞胺與2，3_雙取代-噻吩并[3，4-b]吡嗪進行溴化反應得5，7-二 溴2，3_雙取代-噻吩并[3,4-b]吡嗪目標單體；3)在無氧的條件下，將4，4-二烷基-2，6-雙三甲基錫-環(huán)戊二烯Q，l-b:3，4-b') 二噻吩、4，4-二烷基-2，6-二溴-環(huán)戊二烯(2，1-b :3,4-b' ) 二噻吩和步驟(2)制備的5， 7-二溴2，3-雙取代-噻吩并[3，4-b]吡嗪目標單體加入有機溶劑中進行聚合反應得環(huán)戊 二烯(2，1-b :3,4-b' ) 二噻吩-噻吩并[3，4-b]吡嗪共軛聚合物。
4.根據(jù)權利要求3所述的環(huán)戊二烯(2，1-b:3,4-b' ) 二噻吩-噻吩并[3，4-b]吡嗪 共軛聚合物的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述的脫水反應是將二酮類化合物與3， 4-二胺基噻吩 氯化氫按摩爾比為1 0.1 10在無水乙醇中于0 78°C下反應1 24h ；所述的脫水反應的反應溶液是甲醇、乙醇、乙酸乙酯或水；所述的脫水反應還添加有三乙胺或碳酸鈉催化劑，三乙胺或碳酸鈉的添加量與3， 4-二胺基噻吩 氯化氫按摩爾比為1 2 50，其中，碳酸鈉是先配制成溶液再加入反應 體系中，其溶液濃度為0. 1 2mol/L。
5.根據(jù)權利要求3所述的環(huán)戊二烯(2，1-b:3,4-b' ) 二噻吩-噻吩并[3，4-b]吡嗪 共軛聚合物的制備方法，其特征在于步驟O)中所述的NBS與2，3-雙取代-噻吩并[3，4-b]吡嗪添加量的摩爾比為1 0. 1 10 ；所述的溴化反應條件是溫度為0 70°C，時間為1 48小時；所述的溴化反應的反應溶液是氯仿和乙酸的混合液、四氫呋喃或N，N-二甲基甲酰胺； 其中，氯仿和乙酸混合液中的氯仿與乙酸的體積比為1 0.1 10。
6.根據(jù)權利要求3所述的環(huán)戊二烯Q，l-b3,4-b‘ ) 二噻吩-噻吩并[3，4-b]吡嗪共 軛聚合物的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的聚合反應是將4，4-二烷基-2，6-雙 三甲基錫-環(huán)戊二烯0，l_b 3,4-b‘ ) 二噻吩、4，4_二烷基-2，6-二溴-環(huán)戊二烯Q，l-b 3,4-b' ) 二噻吩和5，7_ 二溴2，3_雙取代-噻吩并[3，4_b]吡嗪按摩爾比為m ρ q 溶于有機溶劑中，并在40 110°C反應M 72小時，其中m = p+q，且m > ρ彡0 ；所述的聚合反應還添加有催化劑，其添加量與4，4- 二烷基-2，6-雙三甲基錫-環(huán)戊二 烯Q，l-b:3，4-b' ) 二噻吩按摩爾比為0.05 50%。
7.根據(jù)權利要求6所述的環(huán)戊二烯(2，1-b3,4-b‘ ) 二噻吩-噻吩并[3，4-b]吡嗪 共軛聚合物的制備方法，其特征在于所述的催化劑是有機鈀催化劑或有機鈀催化劑與有 機膦配體的混合物，其中，有機鈀催化劑是Pd2 (dba) 3、Pd (PPh3) 4或Pd (PPh3) 2C12，有機鈀催 化劑與有機膦配體的混合物按摩爾比為1 2 20。
8.根據(jù)權利要求3所述的環(huán)戊二烯(2，1-b3,4-b ‘ ) 二噻吩-噻吩并[3，4-b]吡嗪 共軛聚合物的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的有機溶劑是四氫呋喃、乙二醇二甲 醚、苯或甲苯。
9.根據(jù)權利要求3所述的環(huán)戊二烯(2，1-b3,4-b‘ ) 二噻吩-噻吩并[3，4-b]吡嗪 共軛聚合物的制備方法，其特征在于所述的步驟(1)至步驟(3)的反應在無氧環(huán)境中進 行。
10.根據(jù)權利要求10所述的環(huán)戊二烯(2，1-b3,4-b ‘ ) 二噻吩-噻吩并[3，4-b]吡 嗪共軛聚合物的制備方法，其特征在于所述的無氧環(huán)境是充滿惰性氣體的環(huán)境。
11.根據(jù)權利要求1至10任一項所述的環(huán)戊二烯(2，1-b3,4-b‘ ) 二噻吩-噻吩并 [3,4-b]吡嗪共軛聚合物在聚合物太陽能電池、有機電致發(fā)光、有機場效應晶體管、有機光 存儲、有機非線性材料或/和有機激光領域中的應用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通式如(I)的環(huán)戊二烯(2，1-b3，4-b′)二噻吩-噻吩并[3，4-b]吡嗪共軛聚合物及其制備方法和應用。先將二酮類化合物與3，4-二胺基噻吩·氯化氫反應，再將反應產(chǎn)物與NBS進行溴化反應得目標單體，最后在無氧的條件下，將4，4-二烷基-2，6-雙三甲基錫-環(huán)戊二烯(2，1-b3，4-b′)二噻吩、4，4-二烷基-2，6-二溴-環(huán)戊二烯(2，1-b3，4-b′)二噻吩與目標單體進行聚合反應得本發(fā)明產(chǎn)物。本發(fā)明制備方法簡單，易于操作和控制，適合于工業(yè)化生產(chǎn)，本發(fā)明聚合物分子中引入了長鏈烷基，提高了溶解性能，改善了加工性能，能廣泛應用于聚合物太陽能電池等領域。
文檔編號H01L51/46GK102127208SQ20101004443
公開日2011年7月20日 申請日期2010年1月18日 優(yōu)先權日2010年1月18日
發(fā)明者周明杰, 許二建, 黃杰 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術有限公司