衍生自甘油单元的芳族单体，制备它们的方法以及它们用于制备水溶性共轭聚合物的用途技术

具有通式(I)的单体和用于合成它们的方法，该方法包括根据下列方案的具有通式(Ш)的卤素衍生物(Z=Cl,Br,I)与甘油衍生物(Ⅳ)的羟基的醚化反应。(通式Ш，Ⅳ和I)(Ш)(Ⅳ)(I)

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及衍生自甘油单元的芳族单体和制备它们的方法以及它们用于制备在水或含水混合物中可溶解的共轭聚合物/共聚物的用途。
技术介绍
已知光伏器件是能够将光辐射能量转换为电能的器件。目前，可用于实际应用的大多数光伏器件开发的是无机类型光活性材料的物理化学性能，特别是高纯晶体硅。然而由于娃的高生产成本，科学研究长期以来致力于替代的有机材料的研发，该有机材料具有共轭的、低聚物或聚合物结构。与高纯晶体硅不同，事实上，除了允许在其中使用所述聚合物的器件的生命周期结束时将其回收外，共轭有机材料的特征在于相对合成容易、调整物理化学性能的可能性、低生产成本、相对光伏器件的减少的重量。有机和聚合物光伏电池的功能基于电子受体化合物和电子给体化合物的结合使用。在技术现状中，在科学和专利文献中指出的器件中最广泛使用的电子给体和受体化合物是η -共轭共聚物，特别是分别属于聚对-亚苯基-亚乙烯基和聚噻吩类和富勒烯衍生物的那些。在聚合物光伏电池中光成为电流的基本转换方法通过以下步骤发生I :给体化合物局部吸收光子从而形成激发子，即一对“电子空穴”电荷传输体；2.激发子在其解离可发生的给体化合物区域内扩散；3.激发子在分离的两个电荷传输体(电子㈠和空穴(+))中解离；4.将由此形成的电荷传输到阴极(电子，通过受体化合物)和阳极(电子空穴，通过给体化合物)从而在器件的电路中产生电流。形成激发子和随后的对受体化合物产生电子的光吸收方法导致将来自给体的HOMO (最高占有分子轨道)的电子传输到LUMO (最低占有分子轨道)以及之后自此传输到受体的LUMO。由于有机或聚合物光伏电池的效率取决于由激发子解离产生的自由电子的数目，因此最影响所述效率的给体化合物结构特征之一是给体化合物的HOMO和LUMO轨道之间存在能量差异(所谓的带隙)。给体化合物能够收集和有效地转换为电能(所谓的“光子收获”或“光收获”方法)的光子波长尤其取决于这种差异。电池的效率也与在器件中可获得的电压成正比。已经证明电压与给体的HOMO和受体化合物的LUMO之间的能量差异相关。因此显然也在这种情况下，所选材料的能级具有根本的重要性。另一重要特征是受体化合物中电子的移动性和给体化合物中的电子间隙，这决定了一旦光生成，电荷到达电极的容易程度。除了是分子固有特征外，光活性层形态对此影响也很大，而光活性层形态进而取决于组分的相互混溶性和它们的溶解度。最后，另一基本特征是材料的抗热氧化和光氧化降解性，该材料在器件的操作条件下必须是稳定的。为了获得可接受的电流，HOMO和LUMO之间的带隙不能过高，但是同时不能过低，因为过低的间隙将会危害在器件的电极处可获得的电压。在最简单的操作方法中，通过在两个电极之间弓I入受体化合物和给体化合物的混合物薄层(约IOOnm)而生产电池。为了生产这种类型的层，制备该两种组分的溶液。从溶液开始，采取适宜的沉积方法例如“旋转涂覆”、“喷涂”、“喷墨打印”等随后在第一电极上产生光活性膜。最后在干燥的膜上沉积对电极。给体材料由共轭芳族聚合物组成。在聚合物太阳能电池的构建中最经常使用的那些中的一种是区域规则(regioregular)聚(3-己基噻吩)。这种聚合物具有适宜的电学和光学特征(HOMO和LUMO轨道值；吸收系数)，在用于构建电池的有机溶剂中良好的溶解度和电子间隙的合理的移动性。用于生产聚合物电池的当前技术采取自溶液的薄光活性层的沉积方法，加上用于生产电极(或同样的光活性层，假设电池基于低分子量的有机分子)的高真空方法。自聚合物溶液的沉积采取滴铸、旋转涂覆、浸涂、喷涂、喷墨打印、丝网印刷、卷对卷式沉积方法等，并且使用适宜的溶剂。给体聚合物通常溶解在有机溶剂例如甲苯、二甲苯、三氯甲烷、氯代苯等中以保证完全的溶解。然而这些溶剂是剧毒的，因此在工业过程中希望消除它们。使用在含水溶剂、醇类溶剂或在水-醇混合物或水/丙酮、水/ 二噁烷、水/四氢呋喃混合物等中可溶解的聚合物将是非常有益的。除了毒性外，由于在空气和有机溶剂的蒸气或精细分开的有机溶剂滴之间形成爆炸性混合物导致潜在发生爆炸的危险在这种方式中也显著地降低。然而，由于所使用的聚合物的化学结构，这些在水中或含水混合物中的溶解度实际上为零。申请人:现已发现一组新型的官能化芳族单体，其可产生在水中或含水混合物中可溶解的共轭聚合物/共聚物。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的涉及具有下列一般结构(I)的单体权利要求1.具有下列一般结构(I)的单体2.具有下列一般结构(Π)的单体3.权利要求I或2的单体，其中Ar是衍生自苯、芴、噻吩、咔唑、二噻吩并环戊二烯或自吩噻嗪的基团。4.权利要求2的单体，其中Ar’是衍生自噻吩、噻吩并-噻吩、噻唑、咔唑、二噻吩并环戊二烯或自吩噻嗪的基团。5.用于合成具有通式(I)的单体的方法，所述方法包括根据下列方案的具有通式(m)的卤素衍生物(Z=ci，Br, I)与甘油衍生物(IV )的羟基的醚化反应6.权利要求5的方法，其中使用的m:IV 碱的摩尔比范围为1:1. 1:1. 15-1:3:3.3。7.权利要求5或6的方法，其中在15°C_150°C，优选20°C _80°C的温度范围进行所述反应。8.用于合成具有通式(Π)的单体的方法，所述方法包括根据下列方案的缩合反应9.权利要求8的方法，其中使用的摩尔比(I):(IX)范围为1:2-1:4。10.权利要求8或9的方法，其中在10-200°C，优选30-150°C的温度范围进行所述反应。11.用于制备在水中可溶解的共轭聚合物或共聚物的方法，所述方法包括至少一种化合物(I)或(Π)与选自以下描述的那些的一种或多种共聚单体反应12.权利要求11的方法，其中所述聚合反应为由过渡金属衍生物催化的缩合反应，所述过渡金属在Suzuki、Stille和Heck反应的情况下选自钮,或在Yamamoto反应的情况下选自镍。全文摘要具有通式(I)的单体和用于合成它们的方法，该方法包括根据下列方案的具有通式(Ш)的卤素衍生物(Z=Cl,Br,I)与甘油衍生物(Ⅳ)的羟基的醚化反应。(通式Ш，Ⅳ和I)(Ш)(Ⅳ)(I)文档编号C07D317/22GK102918033SQ201180021941 公开日2013年2月6日 申请日期2011年4月29日 优先权日2010年5月3日专利技术者G·施姆普纳, R·波, A·佩雷吉诺, M·卡尔达拉罗 申请人:艾尼股份公司本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·施姆普纳，R·波，A·佩雷吉诺，M·卡尔达拉罗，
申请(专利权)人：艾尼股份公司，
类型：
国别省市：