一种基于氟代苯并噻二唑的共轭分子的制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种基于氟代苯并噻二唑的共轭分子的制备方法和应用，包括以下步骤：以甲苯作为溶剂，以四(三苯基膦)钯作为催化剂，将IDTT‑fBT和2‑((6‑氟‑7‑基苯并[c][1,2,5]噻二唑‑4‑基)亚甲基)丙二腈在90～110℃下反应，得到基于氟代苯并噻二唑的共轭分子。与现有技术相比，由于苯并噻二唑具有合适的LUMO和HOMO能级，且具有很好的平面性，能够有效地扩展分子的共轭结构，并且通过在苯环上引入一个氟原子，由于氟原子的强电负性，可以增大分子中的电荷转移速率，并且使其吸收光谱增强，能作为受体材料来制备太阳能电池器件，获取较高的性能。

Preparation and application of conjugated molecules based on fluorosubstituted thiazolyl two azole

The present invention provides a preparation method and application of a conjugated molecule based on fluorodebenzothiazole two azole, including the following steps: using toluene as a solvent and using four (three phenyl phosphine) palladium as a catalyst, the IDTT fBT and 2 nitrile ((6 fluorine 7) [c][1,2,5] thiothiazolyl two) two nitrile is reacted at 90~110 C at 90~110 C, The conjugated molecules based on fluorophenyl thiazole two azole were obtained. Compared with the existing technology, benzothiazolyl two azole has a suitable LUMO and HOMO energy level, and has good planarity, and can effectively expand the conjugated structure of the molecule, and by introducing a fluorine atom on the benzene ring, the charge transfer rate in the molecule can be increased and absorbed because of the strong electronegativity of the fluorine atom. Spectral enhancement can be used as a receptor material to prepare solar cell devices for high performance.

【技术实现步骤摘要】
一种基于氟代苯并噻二唑的共轭分子的制备方法和应用
本专利技术涉及有机聚合物太阳能电池
，尤其涉及一种基于氟代苯并噻二唑的共轭分子的制备方法和应用。
技术介绍
由于能源问题逐渐严峻，导致当代对新型可持续发展能源的需求越来越迫切。目前的研究主要集中在聚合物太阳能电池(polymersolarcells,PSCs)，通过数十年的发展，聚合物太阳能电池的能量转化效率已经从最初的不足1％达到了10％以上。但由于效率、寿命以及成本等方面的限制，其离大规模普遍使用仍然有一段距离。在聚合物太阳能电池中，传统的受体材料一般会采用C60以及其衍生物。现有技术中，C60以及其衍生物得到了广泛的报道。例如，申请号为200910089025.2的中国专利文献报道了一类含联茚富勒烯受体材料及其制备方法和用途，制备方法包括以下步骤：将富勒烯溶于有机溶剂中，加入3，3’-二R1-4，4’-二R2-5，5’-二R3-6，6’-二R4-7，7’-二R5-1，1’-联茚，加热回流反应，将反应产物冷却至室温，然后将反应产物加入到甲醇中，离心分离出沉淀物，将沉淀物溶于有机溶剂中并吸附至硅胶上，用有机溶剂与石油醚的混合溶剂做淋洗剂，过硅胶柱分离得到含联茚富勒烯受体材料。另外，申请号为201110250850.3的中国专利文献报道了一种多加成含茚富勒烯衍生物受体材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将茚和C60及溶剂三氯苯加热至回流温度回流反应5～24小时，得到单加成茚富勒烯衍生物受体材料和多加成含茚富勒烯衍生物受体材料；(2)将茚和步骤(1)得到的单加成茚富勒烯衍生物受体材料及溶剂三氯苯加热至回流温度回流反应3～8小时，得到多加成含茚富勒烯衍生物受体材料。但是上述受体材料的光吸收率较低，在薄膜器件中的结构不稳定以及成本较高等限制条件，使得我们不得不去寻找和设计新型的非富勒烯受体材料。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种基于氟代苯并噻二唑的共轭分子的制备方法，具有较强的吸收光谱，能作为受体材料制备太阳能电池器件；本专利技术要解决的技术问题还在于提供一种基于氟代苯并噻二唑的共轭分子的应用。有鉴于此，本专利技术提供了一种基于氟代苯并噻二唑的共轭分子的制备方法，包括以下步骤：以甲苯作为溶剂，以四(三苯基膦)钯作为催化剂，将(一种含锡的噻吩类)IDTT-2Sn和2-((6-氟-7-基苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-yl)亚甲基)丙二腈在90～110℃下反应，得到基于氟代苯并噻二唑的共轭分子。优选的，所述2-((6-氟-7-基苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-yl)亚甲基)丙二腈丙二腈按照如下方法制备：以碱性氧化铝作为催化剂，将6-氟-7-碘苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-甲醛与丙二腈在65-75℃下反应，得到2-((6-氟-7-基苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-yl)亚甲基)丙二腈。优选的，所述6-氟-7-碘苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-甲醛按照如下方法制备：将7-二溴甲基-5氟-4-碘苯并[c][1,2,5]噻二唑与甲酸在110-130℃下反应，得到6-氟-7-碘苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-甲醛。优选的，所述7-二溴甲基-5氟-4-碘苯并[c][1,2,5]噻二唑按照如下方法制备：以过氧化苯甲酰作为催化剂，将5-氟-4-碘-7-甲基苯并[c][1,2,5]噻二唑与N-溴代丁二酰亚胺反应，反应温度为90-110℃，得到7-二溴甲基-5氟-4-碘苯并[c][1,2,5]噻二唑。优选的，所述5-氟-4-碘-7-甲基苯并[c][1,2,5]噻二唑按照如下方法制备：以二异丙基氨基锂作为催化剂，将6-氟-4-甲基苯并[c][1,2,5]噻二唑与固态碘反应，反应温度为-78℃，得到5-氟-4-碘-7-甲基苯并[c][1,2,5]噻二唑。优选的，所述6-氟-4-甲基苯并[c][1,2,5]噻二唑按照如下方法制备：在氮气氛围下，以吡啶作为反应溶剂，将5-氟-3-甲基-1,2-苯二胺与硫化亚砜反应，得到6-氟-4-甲基苯并[c][1,2,5]噻二唑。优选的，制备6-氟-4-甲基苯并[c][1,2,5]噻二唑的步骤中，反应温度为60℃。优选的，所述5-氟-3-甲基-1,2-苯二胺按照如下方法制备：将4-氟-2甲基-1,6-硝基苯胺与铁粉混合，在乙醇中反应，生成5-氟-3-甲基-1,2-苯二胺。优选的，制备5-氟-3-甲基-1,2-苯二胺的步骤中，反应温度为80℃，反应时间为4-6小时。上述制备方法制备的基于氟代苯并噻二唑的共轭分子在制备聚合物太阳电池中的应用，以上述技术方案制备的基于氟代苯并噻二唑的共轭分子作为受体材料。本专利技术提供了一种基于氟代苯并噻二唑的共轭分子的制备方法和应用，包括以下步骤：以甲苯作为溶剂，以四(三苯基膦)钯作为催化剂，将IDTT-fBT和2-((6-氟-7-基苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-yl)亚甲基)丙二腈丙二腈在90～110℃下反应，得到基于氟代苯并噻二唑的共轭分子。与现有技术相比，由于苯并噻二唑具有合适的LUMO和HOMO能级，且具有很好的平面性，能够有效地扩展分子的共轭结构，并且通过在苯环上引入一个氟原子，由于氟原子的强电负性，可以增大分子中的电荷转移速率，并且使其吸收光谱增强，能作为受体材料来制备太阳能电池器件，获取较高的性能。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的共轭分子的二维核磁1H谱图；图2为本专利技术制备的共轭分子在溶液和薄膜中的紫外吸收光谱与传统富勒烯分子的紫外吸收光谱；图3为给体材料PDTBDT-TFBTz、受体分子IDTT-fBT-2CN以及给体受体共混薄膜的紫外-可见光吸收光谱；图4为本专利技术制备的共轭分子的循环伏安曲线。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术实施例公开了一种基于氟代苯并噻二唑的共轭分子的制备方法，包括以下步骤：以甲苯作为溶剂，以四(三苯基膦)钯作为催化剂，将IDTT-2Sn和2-((6-氟-7-基苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-yl)亚甲基)丙二腈在90～110℃下反应，得到基于氟代苯并噻二唑的共轭分子。反应过程如下所示：本专利技术在苯并噻二唑小分子上接上一个氟原子，用来改善共轭分子整体的电负性和电子迁移率，并且使其吸收光谱增强，能作为受体材料来制备太阳能电池器件，获取较高的性能。作为优选方案，所述2-((6-氟-7-基苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-yl)亚甲基)丙二腈按照如下方法制备：以碱性氧化铝作为催化剂，将6-氟-7-碘苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-甲醛与丙二腈在65-75℃下反应，得到2-((6-氟-7-基苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-yl)亚甲基)丙二腈。作为优选方案，所述6-氟-7-碘苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-甲醛按照如下方法制备：将7-二溴甲基-5氟-4-碘苯并[c][1,2,5]噻二唑与甲酸在110-130℃下反应，得到6-氟-7-碘苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-甲醛。作为优选方案，所述7-二溴甲基-5氟-4-碘苯并[c][1,2,5]噻二唑按照如下方法制备：以过氧化苯甲酰作为催化剂，将5-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于氟代苯并噻二唑的共轭分子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以甲苯作为溶剂，以四(三苯基膦)钯作为催化剂，将IDTT‑2Sn和2‑((6‑氟‑7‑基苯并[c][1,2,5]噻二唑‑4‑yl)亚甲基)丙二腈在90～110℃下反应，得到基于氟代苯并噻二唑的共轭分子。

【技术特征摘要】
1.一种基于氟代苯并噻二唑的共轭分子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以甲苯作为溶剂，以四(三苯基膦)钯作为催化剂，将IDTT-2Sn和2-((6-氟-7-基苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-yl)亚甲基)丙二腈在90～110℃下反应，得到基于氟代苯并噻二唑的共轭分子。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述2-((6-氟-7-基苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-yl)亚甲基)丙二腈按照如下方法制备：以碱性氧化铝作为催化剂，将6-氟-7-碘苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-甲醛与丙二腈在65-75℃下反应，得到2-((6-氟-7-基苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-yl)亚甲基)丙二腈。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述6-氟-7-碘苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-甲醛按照如下方法制备：将7-二溴甲基-5氟-4-碘苯并[c][1,2,5]噻二唑与甲酸在110-130℃下反应，得到6-氟-7-碘苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-甲醛。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述7-二溴甲基-5氟-4-碘苯并[c][1,2,5]噻二唑按照如下方法制备：以过氧化苯甲酰作为催化剂，将5-氟-4-碘-7-甲基苯并[c][1,2,5]噻二唑与N-溴代丁二酰亚胺反应，反应温度为90-110℃，得到7-二溴甲基-5氟-4-碘苯并[c][1,2,5...

【专利技术属性】
技术研发人员：严含，陈勇，陈秀峰，
申请(专利权)人：深圳市星源材质科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44