一种二噻吩并哒嗪化合物及制备、基于它的共轭聚合物及其制备和应用。本发明专利技术属于有机太阳能电池领域。本发明专利技术的目的是提供一种二噻吩并哒嗪化合物及制备、基于它的共轭聚合物及其制备和应用。本发明专利技术制备的基于二噻吩并哒嗪的化合物分子结构中的两个N原子使得整个分子呈现较弱的电负性，使之可作为缺电子化合物制备宽带隙共轭聚合物材料，相关聚合物的聚集行为可通过该二噻吩并哒嗪化合物分子两侧噻吩π桥上的侧链进行调控，且聚合物的结构规整、具有良好的结晶性，有利于获得良好的活性层形貌，将其与窄带隙稠环非富勒烯小分子受体材料匹配应用到有机太阳电池中，可以获得超过14％的光电转化效率。的光电转化效率。
【技术实现步骤摘要】
一种二噻吩并哒嗪化合物及制备、基于它的共轭聚合物及其制备和应用
[0001]本专利技术属于有机太阳能电池领域，具体涉及一种二噻吩并哒嗪化合物及制备、基于它的共轭聚合物及其制备和应用。
技术介绍
[0002]有机太阳能电池(OPV)具有重量轻、成本低、柔性、可大面积溶液加工等一系列优点；发展有机太阳能电池对于解决人类社会的能源危机问题具有重要作用。在有机太阳能电池中，活性层材料是完成光电转化的核心材料，通常由电子给体材料和电子受体材料组成，是决定有机太阳能电池性能的关键因素。近年来，得益于窄带隙稠环非富勒烯小分子受体材料地不断发展和创新，有机太阳能电池的光电转化效率不断取得新的突破。
[0003]相较于窄带隙稠环非富勒烯小分子受体材料的快速发展，能与之良好匹配并获得高效率的宽带隙共轭聚物给体材料的发展远远滞后。因此，开发新的宽带系共轭聚物给体材料具有非常重要的意义。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种二噻吩并哒嗪化合物及制备、基于它的共轭聚合物及其制备和应用，旨在提供一种新的化合物及基于它的宽带系共轭聚合物给体材料，增大有机太阳能电池给体材料的光学带隙，使之与窄带隙稠环非富勒烯小分子受体材料形成良好匹配，从而提高有机太阳能电池的光电转化效率。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]本专利技术的目的之一是提供一种二噻吩并哒嗪化合物，所述二噻吩并哒嗪化合物的结构通式为：
[0007][0008]式中R1、R2各自独立选自氢原子、卤素原子、C1‑
C
60
取代的直链、支链烷基或未取代的直链、支链烷基。
[0009]进一步限定，所述C1‑
C
60
取代的直链、支链烷基是指其中一个或多个碳原子被氧原子、硫原子、甲基、乙基、甲氧基取代，或者直链、支链中的氢原子被卤素原子、氧原子、硫原子、甲基、乙基、甲氧基取代。
[0010]本专利技术的目的之二是提供一种二噻吩并哒嗪化合物的制备方法，所述二噻吩并哒嗪化合物的制备流程如下：
[0011][0012]具体步骤为：
[0013]S1：化合物M1在铜粉催化作用下发生乌尔曼反应生成化合物M2；
[0014]S2：化合物M2与溴素在氯仿/冰乙酸混合溶剂中发生溴代反应生成化合物M3；
[0015]S3：化合物M3与还原试剂锡粉/盐酸发生还原反应生成化合物M4；
[0016]S4：化合物M4在碘苯二乙酸作用下发生分子内闭环反应生成化合物M5；
[0017]S5：化合物M5与有机锡试剂M6在三(二亚苄基丙酮)二钯/三(邻甲苯基)膦的催化作用下通过stille偶联反应生成化合物M7；
[0018]S6：化合物M7与N
‑
溴代丁二酰亚胺发生溴代反应生成化合物M8，即二噻吩并哒嗪化合物。
[0019]进一步限定，S1中铜粉与M1的摩尔比为(2.1
‑
3):1。
[0020]进一步限定，S1中反应温度为90
‑
135℃，时间为1.5
‑
6h。
[0021]进一步限定，S2中溴素与M2的摩尔比为(3
‑
5):1。
[0022]进一步限定，S2中氯仿与冰乙酸的体积比为1:1。
[0023]进一步限定，S2中反应温度为25
‑
80℃，反应时间2
‑
16h。
[0024]进一步限定，S3中锡粉与M3的摩尔比为(3.5
‑
8):1。
[0025]进一步限定，S3中反应温度为90
‑
110℃，反应时间2
‑
6h。
[0026]进一步限定，S4中碘苯二乙酸与M4的摩尔比为(1.2
‑
2):1。
[0027]进一步限定，S4中反应温度为70
‑
110℃，反应时间24
‑
48h。
[0028]进一步限定，S5中有机锡试剂M6与M5的摩尔比为(2.1
‑
3):1。
[0029]进一步限定，S5中三(二亚苄基丙酮)二钯与M5的摩尔比为(0.03
‑
0.1):1。
[0030]进一步限定，S5中三(邻甲苯基)膦与三(二亚苄基丙酮)二钯的摩尔比为2:1。
[0031]进一步限定，S5中反应温度为90
‑
120℃，反应时间6
‑
18h。
[0032]进一步限定，S6中N
‑
溴代丁二酰亚胺与M7的摩尔比为(2.2
‑
3):1。
[0033]进一步限定，S6中反应时间12
‑
24h。
[0034]本专利技术的目的之三是提供一种基于上述二噻吩并哒嗪化合物的共轭聚合物，所述基于二噻吩并哒嗪化合物的共轭聚合物的结构通式为式Ⅰ或式Ⅱ：
[0035][0036]式中R3与二噻吩并哒嗪化合物中的R1‑
R2相同，具体是独立选自氢原子、卤素原子、C1‑
C
60
取代的直链、支链烷基或未取代的直链、支链烷基，X为氧族元素，Y1、Y2为氢原子或卤素原子。
[0037]更进一步限定，所述C1‑
C
60
取代的直链、支链烷基是指其中一个或多个碳原子被氧原子、硫原子、甲基、乙基、甲氧基取代，或者直链、支链中的氢原子被卤素原子、氧原子、硫原子、甲基、乙基、甲氧基取代。
[0038]进一步限定，X为O、S或Se原子，Y1‑
Y2各自独立选自H、F或Cl原子。
[0039]进一步限定，所述共轭聚合物的具体结构包含但不限于如下结构：
[0040][0042]本专利技术的目的之四是提供一种基于二噻吩并哒嗪化合物的共轭聚合物的制备方法，所述制备方法按以下步骤进行：
[0043]将化合物M8与有机锡试剂在四(三苯基膦)钯的催化作用下通过stille偶联反应生成式Ⅰ或式Ⅱ的共轭聚合物，所述有机锡试剂为M9或M10所示结构：
[0044][0045]进一步限定，M8与有机锡试剂的摩尔比为1:1，四(三苯基膦)钯与M8的摩尔比为(0.02
‑
0.04):1，反应温度为100
‑
120℃，反应时间24
‑
48h。
[0046]本专利技术的目的之五是提供一种基于二噻吩并哒嗪化合物的共轭聚合物作为电子给体材料的应用。
[0047]本专利技术的目的之六是提供一种有机光电器件，该有机光电器件使用上述基于二噻吩并哒嗪化合物的共轭聚合物。
[0048]本专利技术与现有技术相比具有的优点：
[0049](1)本专利技术制备的二噻吩并哒嗪化合物合成步骤短、操作简单、产率较高、有利于规模化生产和利用。
[0050](2)本专利技术制备的二噻吩并哒嗪化合物由于分子中的两个N原子而呈现较弱的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种二噻吩并哒嗪化合物，其特征在于，其结构通式为：式中R1、R2各自独立选自氢原子、卤素原子、C1‑
C
60
取代或未取代的直链、支链烷基。2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，C1‑
C
60
取代的直链、支链烷基是指其中一个或多个碳原子被氧原子、硫原子、甲基、乙基、甲氧基取代，或者直链、支链中的氢原子被卤素原子、氧原子、硫原子、甲基、乙基、甲氧基取代。3.权利要求1所述的二噻吩并哒嗪化合物的制备方法，其特征在于，制备流程如下：具体步骤为：S1：化合物M1在铜粉催化作用下发生乌尔曼反应生成化合物M2；S2：化合物M2与溴素在氯仿/冰乙酸混合溶剂中发生溴代反应生成化合物M3；S3：化合物M3与还原试剂锡粉/盐酸发生还原反应生成化合物M4；S4：化合物M4在碘苯二乙酸作用下发生分子内闭环反应生成化合物M5；S5：化合物M5与有机锡试剂M6在三(二亚苄基丙酮)二钯/三(邻甲苯基)膦的催化作用下通过stille偶联反应生成化合物M7；S6：化合物M7与N
‑
溴代丁二酰亚胺发生溴代反应生成化合物M8，即二噻吩并哒嗪化合物。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，S1中铜粉与M1摩尔比为(2.1
‑
3):1，反应温度为90
‑
135℃，时间为1.5
‑
6h；S2中溴素与M2摩尔比为(3
‑
5):1，氯仿与冰乙酸体积比为1:1，反应温度为25
‑
80℃，反应时间2
‑
16h；S3中锡粉与M3摩尔比为(3.5
‑
8):1，反应温度为90
‑
110℃，反应时间2
‑
6h；S4中碘苯二乙酸与M4摩尔比为(1.2
‑
2):1，反应温度...
【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，刘明，蒋行健，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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