[發明專利]含吡啶并菲啶-5-酮的共軛聚合物及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201310217355.1
• 申請日: 2013-06-03
• 公開（公告）號: CN103319694A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 蘇仕健;劉明;曹鏞
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;H01L51/46;H01L51/54;H01L51/30
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及一種應用于光電子材料與器件領域的新的聚合物，特別涉及含吡啶并菲啶-5-酮的新型共軛聚合物及其制備與應用。

背景技術

自1977年日本科學家白川英樹發現聚乙炔導電以來，這種被稱為“第四代高分子”材料的導電聚合物以其突出的光電性能吸引了眾多科學家進行研究。導電高分子同具有相同或相近用途的無機材料相比，具有密度低，易加工，合成選擇范圍廣等優點。由于這類材料結構的共軛特性，使它能傳輸電荷，受激發光，從而能夠或潛在可能在許多電子或光電子器件上得到應用，例如包括聚合物發光二極管，光伏打電池，場效應管等。潛在的應用前景和廣泛的應用領域促使科學家競相研究這類具有光電活性的共軛材料，包括多種共軛結構的小分子，以及聚乙炔，聚吡咯，聚噻吩，聚苯胺，聚芴，聚咔唑等。研究人員一直在努力尋求改善和提高聚合物發光二極管，光伏電池，場效應管性能的方法，而材料是最重要的因素之一。所以許多研究小組一直致力于開發具有高量子效率，色純度好，長期穩定性好的發光聚合物，以及可見光范圍吸收波段寬、載流子遷移率高的聚合物。要實現這些目標，需要研制更多的新型共軛聚合物材料。吡啶并菲啶-5-酮是一種新型單體，具有平面性好、可修飾性強、制備方法簡單、成本較為低廉的特點，在新型有機半導體領域中擁有一定的應用潛力。

發明內容

本發明的目的在于克服已有技術存在的缺點，提供含吡啶并菲啶-5-酮的聚合物，共軛聚合物具有熒光性，對太陽光具有吸收性。

本發明的另一目的在于提供所述的含吡啶并菲啶-5-酮的共軛聚合物的制備方法。

本發明的再一目的在于提供所述的含吡啶并菲啶-5-酮的共軛聚合物在聚合物發光二極管、聚合物場效應晶體管和聚合物太陽電池中的應用。

本發明的含吡啶并菲啶-5-酮的共軛聚合物具有如下式Ⅰc或者Ⅰd所示的結構：

其中，R為C₁～C₂₄的烷基；Ar為以下共軛單元中的一種：烷基取代的共軛單元，烷氧基取代的共軛單元，烷基和烷氧基同時取代的共軛單元；0<x≤1，0≤y<1，x+y=1；n為3～1000的整數。

所述的Ar共軛單元包括乙烯撐基，乙炔撐基，碳氫原子構成的芳香環，碳氮氫原子構成的芳香雜環，碳氮氧氫原子構成的芳香雜環，碳硫氫原子構成的芳香雜環，碳硅氫原子構成的芳香雜環，碳氮硫氫原子構成的芳香雜環，碳硅硫氫原子構成的芳香雜環中的一種或其多種組合。

所述的含吡啶并菲啶-5-酮的共軛聚合物的是由含吡啶并菲啶-5-酮單體分別與Ar單體進行共聚制備的。

所述的含吡啶并菲啶-5-酮單體為10-烷氧基-4-烷基-2,7-二鹵代吡啶并菲啶-5酮（式Ⅱc）,10-烷氧基-4-烷基-2，7-二(2-鹵代-噻吩-5-)吡啶并菲啶-5酮（式Ⅱd）中的一種，其結構通式如下：

其中，R為C₁～C₂₄的烷基；X為鹵族元素Cl，Br或I中的一種。

所述的10-烷氧基-4-烷基-2,7-二(2-鹵代-噻吩-5-)吡啶并菲啶-5酮的制備方法為：

（1）將上述制備獲得的2mmol的10-烷氧基-4-烷基-2,7-二鹵代吡啶并菲啶-5酮與3.5mmol的2-三甲基錫噻吩，以0.08mmol的四（三苯基磷）合鈀作為催化劑，于30mL的甲苯中100℃反應18小時后，倒入水中并萃取，然后經過硅膠色譜柱分離提純得到10-烷氧基-4-烷基-2,7-二噻吩吡啶并菲啶-5酮。

（2）再將步驟（1）中制備的0.7mmol的10-烷氧基-4-烷基-2,7-二噻吩吡啶并菲啶-5酮于50mL的氯仿中與1.6mmol的NBS（N-bromosuccinimide，N-溴代丁二酰亞胺）反應12小時后，除去溶劑后重結晶即可得到10-烷氧基-4-烷基-2,7-二(2-鹵代-噻吩-5-)吡啶并菲啶-5酮。

所述的Ar單體優選為碳氫原子構成的芳香環，碳氮氫原子構成的芳香雜環，碳氮氧氫原子構成的芳香雜環，碳硫氫原子構成的芳香雜環，碳硅氫原子構成的芳香雜環，碳氮硫氫原子構成的芳香雜環，碳硅硫氫原子構成的芳香雜環中的一種或多種組合；