[發明專利]聚2,9?二吲哚并吡咯及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201410464930.2
• 申請日: 2014-09-12
• 公開（公告）號: CN104327253B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 莫越奇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 宮愛鵬

技術領域

本發明屬于新型功能高分子材料，尤其是一種可溶性聚2,9-二吲哚并吡咯，可廣泛用于電致發光、光伏電池、薄膜場效應晶體管和傳感領域。

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。與具有相同或相近用途的無機材料相比，導電高分子具有輕質、易加工等優點。由于這類材料結構的共軛特性，使它能傳輸電荷、受激發光、從而能夠或可能在許多電子或光電子器件上得到應用，如高分子發光二極管、光伏電池、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，如聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚苯撐乙烯、聚芴等。

發明內容

本發明的目的在于提一種可溶性聚2,9-二吲哚并吡咯，該聚合物因為芳基上有長鏈的取代基團而可溶于各種溶劑，適合旋涂或打印成膜，從而在光伏電池、非線性光學和傳感領域得到應用。

同時，本發明還提供上述聚2,9-二吲哚并吡咯的合成方法。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

可溶性聚2,9-二吲哚并吡咯，具有如下結構：

其中，R₁是C6～C20的烷基鏈；R₂為C6～C20的烷基鏈或芳香基團，R₁和R₂作用是促進聚合物的溶解；n為≥1的整數。

所述R₁為下列結構中的一種：

C₆H₁₃、C₈H₁₇、C₁₀H₂₁、C₁₂H₂₅、C₁₆H₃₃。

所述R₁為下列結構中的一種：

當R₂為C1～C20的烷基鏈時，例舉結構同R₁，圖示如上；當R₂為芳香基團時，所述R₂為下列結構中的一種：

其中，R為C0～C20的烷基或者烷氧基。

所述R為CH₃、C₂H₇、C₄H₉、C₆H₁₃、C₆H₁₃O、C₈H₁₇O、C₁₀H₂₁O、C₁₂H₂₅O、C₁₆H₃₃O或C₂₀H₄₁O。

所述R為下列結構中的一種：

所述聚2,9-二吲哚并吡咯的制備方法：將2,5-二(2-硝基苯)吡咯和亞磷酸三乙酯反應，得到11-烷基/芳基二吲哚并吡咯，進一步烷基化得到5,6-烷基11-烷基/芳基二吲哚并吡咯；然后用溴代丁二酰亞胺(NBS)進行溴化，得到2,9-二溴5,6-烷基11-烷基/芳基二吲哚并吡咯；通過Miyaura反應再將2,9-二溴5,6-烷基11-烷基/芳基二吲哚并吡咯轉化為相應的硼酸酯，將2,9-二溴5,6-烷基11-烷基/芳基二吲哚并吡咯和它的硼酸酯進行聚合反應，得到聚2,9-(5,6-烷基11-烷基/芳基)二吲哚并吡咯。

所述聚2,9-二吲哚并吡咯通過Suzuki或者Yamamoto方法聚合。

聚2,9-二吲哚并吡咯的單體含有三個吡咯基團和兩個苯環，五個芳基并成大共軛共平面結構。1.該聚合物有利于空穴注入和傳輸，氧化電位低于0.4V。2.分子鏈之間容易發生聚集，其單體已經發生了明顯聚集。3.聚2,9-二吲哚并吡咯比聚芴類、聚硅芴類和聚咔唑類聚合物帶隙窄，可以吸收更多可見光。以上特點使得聚2,9-二吲哚并吡咯成為新型的太陽能電池材料、薄膜場效應晶體管材料、記憶材料和傳感材料。