[發明專利][6,6]-苯基-C 61-丁酸甲酯（PCBM）及富勒烯衍生物合成方法

無效

• 申請號: 201310345656.2
• 申請日: 2013-08-09
• 公開（公告）號: CN103664601A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 吳嘉名;莊健樂;曾乃文;于涌
• 申請（專利權）人: 納米及先進材料研發院有限公司
• 主分類號: C07C69/618
• 分類號: C07C69/618;C07C67/343
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 林毅斌;林森

技術領域

本發明主題涉及[6,6]-苯基-C₆₁-丁酸甲酯（PCBM）及富勒烯衍生物的合成方法。

背景

已在用于商業應用的薄膜有機電子裝置例如光電池、晶體管、光電探測器、傳感器及其他裝置的開發方面取得重大的進展。許多這些裝置利用了基于純化形式富勒烯衍生物的可溶液加工的半導體（solution-processable?semiconductor）。最常用的富勒烯衍生物是歸類為亞甲基富勒烯（methanofullerene）的苯基-C₆₁-丁酸甲酯（PCBM）。

PCMB是來自C₆₀富勒烯的[60]PCBM的類似物。[70]PCBM已在有機電子工業中用作半導體，特別用于聚合物太陽能裝置（WIENK等,?Angewadte?Chemie,?2003,?(115),?3493-3497）和晶體管（Anthopoulos等,?Journal?of?Applied?Physics,?(98),?054503）。

以前制備PCBM的方法至多有35%的產率（Hummelen等,?J.?Org.?Chem?1995,?60,?532）。在Yang等,?Carbon?2007,?45,?2951的生產方法中，PCBM的產率至多只有33.6%。

由于PCBM廣泛用作用于薄膜有機電子裝置的可溶液加工的半導體，因此非常需要更高的PCBM產率。

概述

本發明主題涉及式I化合物或其立體異構體的合成方法。在一個實施方案中，該合成方法包括富勒烯和式II化合物之間的反應：

其中X為C_nH_2n+1，R為C_nH_2n+1，且n?=?0-20；其中富勒烯選自C₆₀、C₇₀、C₇₆、C₇₈、C₈₄和C₉₀；其中富勒烯和式II化合物在反應中存在的摩爾比范圍為1:2至2:1；和其中反應產生至少40%產率的式I化合物。

在一個實施方案中，式I化合物為[6,6]-苯基-C₆₁-丁酸甲酯（PCBM）或[5,6]-苯基-C₆₁-丁酸甲酯（F1-OMe）。其化學結構分別顯示如下。

在另一個實施方案中，本發明主題涉及式I化合物或其立體異構體的合成方法，所述方法包括第一反應和第二反應；第一反應包括將堿性試劑（basic?reagent）與式II化合物混合以產生重氮烷；第二反應包括將第一反應產生的重氮烷與富勒烯混合；其中富勒烯選自C₆₀、C₇₀、C₇₆、C₇₈、C₈₄和C₉₀；其中式II化合物和堿性試劑在第一反應中的摩爾比范圍為1:2至2:1；和其中第一反應和第二反應產生至少40%產率的式I化合物。

在另一個實施方案中，通過在o-二氯苯中加熱F1-OMe合成PCBM。反應流程如下所示。

附圖簡述

圖1顯示式I化合物的化學結構。

圖2顯示式II化合物的化學結構。

圖3顯示F1-OMe的化學結構。

圖4顯示PCBM的化學結構。

圖5顯示MBT的化學結構。

圖6顯示1-苯基-1-(3-(甲氧羰基)丙基)重氮甲烷的化學結構。

圖7顯示合成式I化合物的反應流程。

圖8顯示合成重氮烷的第一反應的反應流程。

圖9顯示合成F1-OMe的第二反應的反應流程。

圖10顯示從F1-OMe合成PCBM的反應流程。

圖11是闡述使用親和色譜來純化富勒烯和其衍生物的圖。

詳述

定義

本文所用的所有技術和科學術語的含義與本發明主題所屬領域普通技術人員通常理解的含義相同。為理解本發明主題及構建所附專利權利要求的目的提供下述定義。

本文所用術語“重氮烷”是指具有通式R₂CN₂的任何重氮基化合物，其中R為羥基或任何飽和的有機基團。