2,7?烷基取代菲并[9,10?b]吡嗪衍生物单体，具有如下化学结构式：其中，M具有以下共轭结构之一：R为碳原子数为1～30的直链、支链或环状烷基链，或者其中一个或多个碳原子被苯基、噻吩基或吡啶基取代，氢原子被F原子取代；X为Br或I原子；Y1、Y2为氢或氟原子；Z为O、S或Se原子；*为连接的碳原子位置。
【技术实现步骤摘要】
,7-烷基取代菲并吡嗪衍生物单体及其制备方法与聚合物的制作方法【专利摘要】本专利技术涉及,7-烷基取代菲并吡嗪衍生物单体及其制备方法与聚合物。所述的,7-烷基取代菲并吡嗪衍生物单元具有大π共轭刚性平面和较强的电子亲和势。,7-烷基的引入在提高该类单体或相关聚合物的分子量、溶解性、可加工或自组装等方面的性能起着关键性的作用。,7-烷基取代菲并吡嗪衍生物单体的合成通过菲醌的溴化、还原、羟基保护、,7-烷基化、发烟硝酸氧化脱保护和关环等步骤，合成纯化容易，原料价格低廉，有利于大量生产。,7-烷基取代菲并吡嗪衍生物单体通过Suzuki、Stille或Yamamoto聚合反应可获得均聚物或共聚物。该系列聚合物在有机溶剂中具有良好的溶解性，适合于溶液加工，在有机平板显示、光伏电池以及有机场效应晶体管领域中有着广泛的应用前景。【专利说明】, 7-烷基取代菲并吡嗪衍生物单体及其制备方法与聚合物
本专利技术属于光电材料
，具体为一类，7-烷基取代菲并吡嗪衍生物单体及其聚合物的制备方法和应用。
技术介绍
随着能源危机、环境污染等问题的日益加剧，新能源的开发和利用逐渐被人们所倡导，太阳能作为一种可持续再生的清洁能源也成为了新能源开发的热点。常见的硅基太阳电池材料的能量转换效率达到5%以上，已经达到了实用的要求并且在航空、军事和民用等领域得到了一定的应用。但是，单晶硅和非晶硅的生产成本过于昂贵，这一瓶颈使硅基太阳电池得不到普及性应用。有机太阳电池是一类新型的绿色能源，聚合物基太阳电池材料由于生产工艺简单，制造成本低，易制备大面积柔性电池而得到了广泛关注。特别是199年,Sariciftci N.S.等报道了发现共轭聚合物与C6tl之间的光诱导电子转移。在这一过程中，共轭聚合物作为弱的供电子材料，而C6tl作为弱的电子受体材料，当它们的复合体在光照下，光诱导产生的电子即转移给受体，光诱导产生的空穴则转移给给体材料。这一个过程在几个皮秒内完成，比起荧光辐射跃迁要快3-4个数量级，这样可以有效地阻止光生电荷的发光复合，从而使电荷的分离效率大大提高。这种物理现象的发现使其运用于光检测器和太阳电池成为可能。 随着研究的进一步深入，人们通过在聚合物主链上引入经共价键连接的交替电子给体一电子受体单元，在聚合物主链上模拟分子内电荷转移的方法，报道了一系列的窄带隙共轭聚合物，通过与PCBM等富勒烯衍生物共混制备了高效的本体异质结聚合物太阳电池。太阳电池的光电转化效率也有了迅速的提高，现在已经达到了 10%左右。。在众多窄带隙共辄聚合物中，二苯基批嗪衍生物由于其良好的缺电子性能和易于进行修饰而被广泛用作电子受体单元，但其两个分立的苯环产生的位阻不利于分子间的π 堆积，减弱了聚合物的光吸收，从而降低了太阳电池器件的短路电流和光电转换效率。菲并吡嗪衍生物单元把二苯基吡嗪衍生物两个分立的苯环键连起来，大大改善了单元的共平面性、共轭长度和分子间堆积，有利于聚合物的光吸收，但同时也增加了单元的修饰难度和减弱了单元的可加工性能，限制了这类单元在半导体聚合物材料中的广泛应用。现已报道的菲并吡嗪衍生物单元的修饰方法不多，Foster等通过1，-二(3，4-二癸氧基)苯基-1，-乙二醛衍生物在三氟氧钒和三氟化硼条件下进行关环反应生成，3，6，7-癸氧基菲醌，与含二氨基苯/吡啶进行进一步的关环反应得到，3，6，7-癸氧基菲并吡嗪衍生物单元，一方面三氟氧钒有很强的吸湿性，三氟化硼遇水发生爆炸性分解均，二者对玻璃均有强的腐蚀性，反应不易控制；另一方面，烷氧基供电子性能比较强，对菲并吡嗪衍生物单元自身的电负性有一定的减弱，相关聚合物做成太阳电池器件效率最高为1.4%。Kroon等是通过先对3，6- 二溴菲醌的两个羰基进行保护，然后对菲醌的3，6-位进行烷基化修饰，后用高氯酸进行氧化脱保护，然后进一步与二氨基噻吩进行关环反应得到3，6-二烷基菲并吡嗪衍生物单元，一方面，高氯酸加热易爆炸，难以保存；另一方面，3，6-位的烷基修饰，对单元自身的电负性有一定的减弱，同时增加了分子链与链之间的空间位阻，不利于分子间的堆积，相关聚合物做成太阳电池器件效率最高为1.15%。
技术实现思路
:本专利技术针对现有技术中单体合成难度大以及聚合物性能偏低的不足，提供一类，7-烷基取代菲并吡嗪衍生物单体的合成新方法。该类单体合成纯化容易、原料价格低廉、有利于大量生产；同时，，7-烷基的引入在提高单体或聚合物的分子量、溶解性、可加工性能或自组装性能方面起着关键性的作用。本专利技术的目的还在于提供所述的含，7-烷基取代菲并吡嗪衍生物的共轭聚合物及制备方法。本专利技术的目的还在于提供所述的含，7-烷基取代菲并吡嗪衍生物的共轭聚合物在制备电致发光器件、有机太阳能电池和有机场效应晶体管中的应用。本专利技术所述的一类，7-烷基取代菲并吡嗪衍生物单体，具有如下化学结构式:其中，M具有以下共轭结构之一:X^X χ-^.χχλχ ? * mR为碳原子数为I~30的直链、支链或环状烷基链，或者其中一个或多个碳原子被苯基、噻吩基或吡啶基取代，氢原子被F原子取代；X为Br或I原子；Yp Y为氢或氟原子；Z为O、S或Se原子；*为连接的碳原子位置。上述的，7-烷基取代菲并吡嗪衍生物单体的制备方法:先在浓硫酸环境下，用溴代丁二酰亚胺将9，10-菲醌溴化成，7- 二溴-9，10-菲醌；将，7-二溴-9，10-菲醌溶解在四氢呋喃中，加入硫代硫酸钠将9，10-位的羰基还原成羟基得到，7- 二溴-9，10- 二羟基菲；在碱性反应条件下，用烷基溴将，7- 二溴-9，10- 二羟基菲的羟基进行烷基化保护生成，7- 二溴-9，10- 二烷基菲；用氩气保护冰浴下，将预制好的烷基格式试剂缓慢滴加到，7- 二溴-9，10- 二烷基菲的无水四氢呋喃溶液中，生成，7-烷基取代-9，10- 二烷基菲；然后在冰浴下，将发烟硝酸缓慢滴加入，7-烷基取代-9，10- 二烷基菲的1，4- 二氧六环溶液中，升温回流下反应0.5小时,反应结束后,将反应物倒入水中，二氯甲烷萃取，粗产物通过柱层析得到氧化产物，7-烷基取代-9，10-菲醌；，7-烷基取代-9，10-菲醌跟预先制备好的含二氨基的卤代芳杂环在乙酸反应环境下进行关环反应即制备得所述单体。其中，烷基为权利要求1所述的R基团；卤代为溴或碘代。一类含，7-烷基取代菲并吡嗪衍生物单元的聚合物，其特征在于具有如下化学结式:【权利要求】1.，7-烷基取代菲并吡嗪衍生物单体，具有如下化学结构式: .权利要求1所述的，7-烷基取代菲并吡嗪衍生物单体的制备方法，其特征包括: 先在浓硫酸环境下，用溴代丁二酰亚胺将9，10-菲醌溴化成，7-二溴-9，10-菲醌；将，7-二溴-9，10-菲醌溶解在四氢呋喃中，加入硫代硫酸钠将9，10-位的羰基还原成羟基得到，7- 二溴-9，10- 二羟基菲；在碱性反应条件下，用烷基溴将，7- 二溴-9，10- 二羟基菲的羟基进行烷基化保护生成，7- 二溴-9，10- 二烷基菲；用氩气保护，冰浴下，将预制好的烷基格氏试剂滴加到，7-二溴-9，10-二烷基菲的无水四氢呋喃溶液中，生成，7-烷基取代-9，10- 二烷基菲；然后在冰浴下，将发烟硝酸滴加入，7-烷基取代-9，10- 二烷基本文档来自技高网...
【技术保护点】
2,7?烷基取代菲并[9,10?b]吡嗪衍生物单体，具有如下化学结构式：其中，M具有以下共轭结构之一：R为碳原子数为1～30的直链、支链或环状烷基链，或者其中一个或多个碳原子被苯基、噻吩基或吡啶基取代，氢原子被F原子取代；X为Br或I原子；Y1、Y2为氢或氟原子；Z为O、S或Se原子；*为连接的碳原子位置。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨伟，何锐锋，张斌，吴宏滨，曹镛，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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