基于九并稠杂环类共轭小分子及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种基于九并稠杂环类共轭小分子及其制备方法与应用。所述方法以2,5‑二溴对苯二甲酸二乙酯为原料，经过一系列偶联、成环、缩合等反应步骤，合成了具有大的平面结构的小分子。本发明专利技术的基于吡咯并二噻吩的九并稠环单元的A‑D‑A共轭小分子具有良好的热稳定性、溶解性和成膜性；紫外‑可见光吸收光谱和电化学测试表明该类化合物的光学带隙适中，在可见光和近红外光区有着很好的吸收；同时HOMO和LUMO能级较低。是一种具有潜力的有机太阳能电池受体材料或钙钛矿电池电子传输层材料。

Preparation and Application of Conjugated Small Molecules Based on Nine-fold Heterocyclic Compounds

The invention relates to a nine-fold fused heterocyclic conjugated small molecule, a preparation method and application thereof. The method synthesized small molecule with large planar structure from 2,5_dibromo diethyl terephthalate through a series of reaction steps such as coupling, cyclization and condensation. The A_D_A conjugated small molecule based on pyrrolidine dithiophene has good thermal stability, solubility and film-forming property; UV visible absorption spectra and electrochemical tests show that the optical band gap of these compounds is moderate, and they have good absorption in visible and near infrared regions; at the same time, HOMO and LUMO levels are low. It is a potential organic solar cell acceptor material or perovskite cell electron transport layer material.

【技术实现步骤摘要】
基于九并稠杂环类共轭小分子及其制备方法与应用
本专利技术涉及一类于吡咯并二噻吩的九并稠环的A-D-A共轭分子及其制备方法，以及小分子作为电子受体在有机太阳能电池(OPV)中的应用，属于有机太阳能材料制备领域。
技术介绍
可再生能源的推广被视为21世纪解决温室效应、环境污染的最佳方案。太阳能分布广、辐射时间长，将辐射能直接转化为电能，避免了传统发电技术必须经过机械能所造成的能量损失。目前，硅基无机光伏器件已经形成了成熟的工业化应用，由于硅还原过程中大量消耗电能，生产工艺复杂，其生命周期内，单位电量成本远高于传统煤电。与传统硅基及其他无机金属化合物太阳能电池相比，有机太阳能电池易于进行化学结构设计与合成、柔韧性好、器件制备工艺简单等优点，可以更加丰富光伏电池的应用。相比给体材料的迅速发展，受体材料则发展滞后。以PC61BM和PC71BM为代表的富勒烯衍生物受体材料在过去一段时间占据主导地位，其最高效率达到13.1％(Zhao,J.；Li,Y.；Yang,G.F.；Jiang,K.；Lin,H.R.；Ade,H.；Ma,W.；Yan,H.EfficientOrganicSolarCells本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于九并稠杂环类共轭小分子，其特征在于，具有以下结构：

【技术特征摘要】
1.基于九并稠杂环类共轭小分子，其特征在于，具有以下结构：其中，式I中，R1代表碳原子数为1～10的包括烷基苯基、烷氧基苯基、烷基噻吩基和烷氧基噻吩基在内的芳烷基；R2代表碳原子数为1～20的直链或支链烷基；A代表吸电子单元，选自以下结构：吸电子单元A中，R3为给电子基，包括碳原子数为1～4的烷基、烷氧基；R4为吸电子基，包括F、Cl、Br、I、CN。2.如权利要求1所述的共轭小分子的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将3,3'-二溴-2,2'-联噻吩在三(二亚苄基丙酮)二钯和1,1'-联萘-2,2'-双二苯膦催化下，与叔丁醇钠和胺发生Buchwald-Hartwig反应，制备化合物1的步骤，(2)将化合物1与正丁基锂发生拔氢反应后再和三丁基氯化锡发生取代反应，制备化合物2的步骤，(3)将2,5-二溴对苯二甲酸二乙酯和化合物2在三(二亚苄基丙酮)二钯和三(邻甲基苯基)磷催化下发生Stile偶联反应制备化合物3的步骤，(4)将4-烷基-1-芳基锂与化合物3发生亲核反应生成醇，在强酸催化下脱水制备化合物4的步骤，(5)将三氯氧磷和N,N-二甲基甲酰胺发生维尔斯迈尔-哈克反应，再与化合物4发生取代反应制备化合物5的步骤，(6)将化合物5和吸电子单元A，在吡啶或β-丙氨酸催化下发生克脑文格尔缩合反应制备目标产物I的步骤，3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，反应在氮气保护下进行，反应体系的溶剂为干燥的甲苯；以摩尔比计，3,3'-二溴-2,2'-联噻吩：叔丁醇钠：三(二亚苄基丙酮)二钯：1,1'-联萘-2,2'-双二苯膦：胺＝1:2:0.01:0.01:1～1:3:0.1:0.2:1；反应温度为80～120℃，反应时间为7～24小时。4.如权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐卫华，孙佳，周杰，俞江升，尹新星，张倬涵，冯豪豪，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32