[發明專利]含噻吩吡咯二酮單元有機半導體材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201010509522.6
• 申請日: 2010-10-15
• 公開（公告）號: CN102443143A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 周明杰;黃杰;劉輝
• 申請（專利權）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術有限公司
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;C09K11/06;H01L51/46;H01L51/30;H01L51/54;H01S5/36
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

技術領域

本發明涉及一種有機半導體材料，更具體的涉及一種含噻吩吡咯二酮單元的有機半導體材料。

本發明還涉及一種含噻吩吡咯二酮單元的有機半導體材料的制備方法及其應用。

背景技術

當今世界經濟主要是建立在以化石能源，如煤炭、石油和天然氣等基礎之上的經濟。然而，這些不可再生的化石能源都在不斷的枯竭。進入21世紀以來，全球性的能源問題以及隨之而來的環境污染和氣候變暖等問題日益凸現和逐漸加劇。由于太陽能具有分布普遍和廣闊，資源數量多，無污染，清潔，安全以及獲取方便等突出優點，被認為是最有希望的可再生能源之一。太陽能電池直接把太陽光能轉化成電能，是利用太陽能切實可行的有效方法。然而，目前商品化的太陽能電池還局限于硅基等無機太陽能電池，但它們的價格過于昂貴，超出了目前人們普遍可以接受的程度，這大大限制了它們的使用范圍。為了降低電池成本，拓展應用范圍，長期以來，人們一直在尋找新型的太陽能電池材料。

有機太陽能電池是一種新型的太陽能電池，相對于無機聚合物來源有限，價格昂貴，有毒，制備工藝復雜，成本太高等而言，它具有無機太陽能電池無法比擬的一些優點，如材料來源廣泛，結構多樣性和可調控性，成本低廉，安全環保，制作工藝簡單，產品重量輕，可大面積柔性制備等等，可以廣泛應用在建筑、照明和發電等多種領域，具有重要的發展和應用前景。因此，國內外眾多的研究機構和企業等都給予了相當的關注和投入。然而，到目前為止，有機太陽能電池的光電轉換效率比無機太陽能電池還是要低很多。因此，開發新型的有機聚合物對于提高有機太陽能電池的效率具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種含噻吩吡咯二酮單元的有機半導體材料，用以解決上述問題。

本發明所述的一種含噻吩吡咯二酮單元的有機半導體材料，具有以下通式(I)：

式中：R₁、R₂、R₃分別為相同或不相同的C₁-C₂₀的烷基；n的取值范圍為大于1小于等于100的整數，優選n的取值范圍為大于等于20小于等于80的整數。

上述含噻吩吡咯二酮單元的有機半導體材料的制備方案，其包括如下步驟：

步驟S?1、提供化合物A₁、A₂：

其中，化合物A₁為二噻吩并噻吩類化合物；化合物A₂為5-烷基噻吩[3，4-c]-吡咯-4，6-二酮；式中，R₁、R₂、R₃分別為相同或不相同的C₁-C₂₀的烷基；

步驟S2：無氧環境中，將化合物A₁和正丁基鋰(n-BuLi)在-100℃～-25℃下以摩爾比1∶2～1∶4加入至第一溶劑中反應0.5～5小時，然后加入三甲基氯化錫(Me₃SnCl，其用量為化合物A₁摩爾量的2～4倍)，繼續反應24～48小時，得到(3，5-二烷基二噻吩并[3，2-b；2’，3’-d]噻吩-2，6-二基)雙(三甲基錫)，即化合物B₁；其中，第一溶劑為四氫呋喃、乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷或乙酸乙酯中的至少一種；反應式如下：

步驟S3：將化合物A₂和溴化劑，如1，3-二溴-5-烷基噻吩[3，4-c]-吡咯-4，6-二酮(NBS，下同)在10℃～30℃下以摩爾比1∶2～1∶4加入至第二溶劑中，反應12～48小時，得到1，3-二溴-5-烷基噻吩[3，4-c]-吡咯-4，6-二酮，即化合物B₂；其中，第二溶劑為硫酸與三氟乙酸的混合溶劑；反應式如下：

步驟S4：無氧環境中，將所述化合物B₁和B₂以摩爾比1∶a(其中，0.95≤a≤1.05)溶于含有催化劑的第三溶劑中混合，在65℃～120℃下進行Stille反應24～72小時，得到含噻吩并噻吩和二噻吩并噻吩和噻吩吡咯二酮單元的有機半導體材料(I)；反應式如下：

式中，n的取值范圍為大于1小于等于100的整數；