[發明專利]含氟的噻吩并吡咯二酮單體及其共聚物制備方法

無效

• 申請號: 201310603651.5
• 申請日: 2013-11-25
• 公開（公告）號: CN103694457A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 凌啟淡;王文;周銘露;孫敏敏;梁露英
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;C07D495/04;C07D519/00;H01L51/46
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

1.一種含氟的噻吩并吡咯二酮單體，具有如下結構：

2.一種含氟的噻吩并吡咯二酮-苯并二噻吩共聚物，具有如下結構：

其中，n為10～100的整數；R₁、R₂選自氫；C₁～C₂₀的烷基或苯基。

3.一種含氟的噻吩并吡咯二酮單體及其共聚物制備方法，其特征在于：

在充滿惰性氣體的無氧環境下將3,4-噻吩二甲酸和二氯亞砜混合后于10～100℃反應1～14小時，冷卻至室溫，減壓蒸餾得到粗產物3,4-噻吩二甲酰氯；

在充滿惰性氣體的無氧環境下將粗產物3,4-噻吩二甲酰氯和有機溶劑加熱溶解，緩慢滴入含有五氟苯胺的甲苯溶液，10～120℃反應1-14小時，冷卻至室溫，旋蒸，萃取，洗滌，柱層析精制后得到五氟苯基-4H-噻吩[3,4-c]并吡咯4,6-（5H）二酮白色晶體；

在五氟苯基-4H-噻吩[3,4-c]并吡咯4,6-（5H）二酮中加入N-溴代丁二酰亞胺、三氟乙酸與濃H₂SO₄的混合液，避光條件下0～70℃反應1～24h，反應結束后，旋蒸，萃取，洗滌，柱層析精制后得到五氟苯基-4H-噻吩[3,4-c]并吡咯4,6-（5H）二酮溴代物）單體；

在無氧環境下，將苯并二噻吩衍生物單體和五氟苯基-4H-噻吩[3,4-c]并吡咯4,6-（5H）二酮溴代物單體混合，先后加入有機鈀催化劑和有機溶劑，于40～110℃反應12～72小時；冷卻至室溫后將其滴加到無水甲醇中，過濾后得到共聚物粗產物；將粗產物干燥后再分別用甲醇，正己烷和氯仿抽提后得到紫黑色含氟的噻吩并吡咯二酮-苯并二噻吩共聚物固體。

4.根據權利要求3所述的一種含氟的噻吩并吡咯二酮單體及其共聚物制備方法，其特征在于所述的噻吩二甲酰氯粗產物的制備中，3,4-噻吩二甲酸︰五氟苯胺的摩爾比為1:（1.1～3）。

5.根據權利要求3所述的一種含氟的噻吩并吡咯二酮單體及其共聚物制備方法，其特征在于所述的混合液中三氟乙酸和濃硫酸的體積比為1:（0.1～1）。

6.根據權利要求3所述的一種含氟的噻吩并吡咯二酮單體及其共聚物制備方法，其特征在于所述的含有五氟苯胺的甲苯溶液中，五氟苯胺的質量分數比為1:（3～30）。

7.根據權利要求3所述的一種含氟的噻吩并吡咯二酮單體及其共聚物制備方法，其特征在于所述的五氟苯基-4H-噻吩[3,4-c]并吡咯4,6-（5H）二酮溴代物單體的制備中，五氟苯基-4H-噻吩[3,4-c]并吡咯4,6-（5H）二酮：N一溴代丁二酰亞胺：三氟乙酸的摩爾比為1:（2～5）:（10～100）。

8.根據權利要求3所述的一種含氟的噻吩并吡咯二酮單體及其共聚物制備方法，其特征在于所述的苯并二噻吩衍生物單體是指2,6-二(三甲基錫)-4,8-二(2-辛基十一烷基氧基)-苯并二噻吩單體、2,6-二(三甲基錫)-4,8-二庚基-苯并二噻吩單體或2,6-二(三甲基錫)-4,8-二(2-己基壬基氧基)-苯并二噻吩單體。

9.根據權利要求3所述的一種含氟的噻吩并吡咯二酮單體及其共聚物制備方法，其特征在于所述的苯并二噻吩衍生物單體︰含氟的噻吩并吡咯二酮單體:有機鈀催化劑的摩爾比為1︰1︰（0.01～0.1）。

10.根據權利要求3所述的一種含氟的噻吩并吡咯二酮單體及其共聚物制備方法，其特征在于所述的所述的有機鈀催化劑是Pd₂（dba）₃或Pd（PPh₃）₄；所述的有機溶劑是四氫呋喃、苯、甲苯、氯苯或二氧六環。

11.一種含氟的噻吩并吡咯二酮-苯并二噻吩共聚物在聚合物太陽能電池中應用，其特征在于：在充滿惰性氣體的無氧環境下，將本發明中的含氟的噻吩并吡咯二酮-苯并二噻吩共聚物與PCBM用鄰二氯苯溶解共混后旋涂覆蓋上，再蒸鍍陰極鋁金屬，得到聚合物太陽能器件。