[發(fā)明專利]一類雙噻吩苯并噻二唑-雙噻吩吡咯并吡咯共軛聚合物及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610190323.0
• 申請日: 2016-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN105622902A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜俊平;陳鳳華;方少明;田俊峰;李皓;李臻;張亞芳;李闖
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州輕工業(yè)學(xué)院
• 主分類號(hào): C08G61/12
• 分類號(hào): C08G61/12;H01L51/30;H01L51/46
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時(shí)立新

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚合物光電功能材料設(shè)計(jì)合成技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一類雙噻吩苯并噻 二唑-雙噻吩吡咯并吡咯共軛聚合物及其制備方法。

背景技術(shù)

自從上世紀(jì)70年代導(dǎo)電聚合物發(fā)現(xiàn)以來，新型導(dǎo)電聚合物的設(shè)計(jì)合成及應(yīng)用研究 引起了世界各國產(chǎn)業(yè)界和科學(xué)界的廣泛關(guān)注。盡管與傳統(tǒng)的無機(jī)材料相比，該類材料具有 質(zhì)量輕、成本低、柔韌性好，并且可以采用廉價(jià)的溶液加工方式加工，可制備成柔性可折疊 器件等無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，并且以該類材料為活性材料的光電器件如有機(jī)電致發(fā)光二極管、 有機(jī)場效應(yīng)晶體管、有機(jī)太陽能電池等已在顯示、照明、能源等領(lǐng)域顯示了誘人的應(yīng)用前 景，然而，該類材料的商品化和實(shí)用化，仍有賴于產(chǎn)品性能的進(jìn)一步提高。在共軛聚合物的 設(shè)計(jì)合成中，一方面，已有報(bào)道表明四噻吩單元的引入有助于提高聚合物材料的結(jié)晶度，減 小聚合物堆積間距，從而提高材料的電荷傳輸性能(Polym.Chem.2015,6,6050； Adv.Mater.2012,24,6164；J.Am.Chem.Soc.2012,134,3498.)另一方面，苯并噻二唑單元和 吡咯并吡咯單元是兩類高效的受體單元，已被廣泛應(yīng)用于共軛聚合物材料的構(gòu)筑中 (J.Am.Chem.Soc.2015,137,1314；Nat.Photo.2012,6,180；J.Am.Chem.Soc.2012,134, 10071；Adv.Mater.2013,25,825；J.Am.Chem.Soc.2013,135,13549；Nat.Commun.2013,4, 1446；Angew.Chem.Int.Ed.2012,51,2020；Mater.Today.2015,18,425.)。然而，基于四噻吩 單元、苯并噻二唑單元和吡咯并吡咯單元的聚合物仍未見報(bào)道。基于此，本發(fā)明設(shè)計(jì)合成了 基于這三種單元的聚合物材料，并通過烷基側(cè)鏈的引入提高材料的溶液加工性能，芳環(huán)上 取代基的不同調(diào)節(jié)材料的性能，以期獲得高性能的共軛聚合物材料，用于有機(jī)電子器件的 活性材料尤其是有機(jī)場效應(yīng)晶體管材料和有機(jī)太陽能電池材料。

發(fā)明內(nèi)容

結(jié)合苯并噻二唑單元、吡咯并吡咯單元和噻吩單元的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提 供一種可溶性的雙噻吩苯并噻二唑-雙噻吩吡咯并吡咯共軛聚合物；另一目的在于提供一 種簡單易行、高效快速的該共軛聚合物的合成方法。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明以四噻吩單元作為供體單元，以苯并噻二唑單元和吡 咯并吡咯單元作為受體單元，設(shè)計(jì)合成了基于這三種單元的共軛聚合物材料，可用于有機(jī) 電子器件的活性材料尤其是有機(jī)場效應(yīng)晶體管和有機(jī)太陽能電池的活性材料。

所述共軛聚合物材料具有如下結(jié)構(gòu)單元：

上式中，R₁為氫原子、C6-C20的烷基；R₂為氫原子、氟原子、C6-C20的烷基或烷氧基； R₃為C6-C20的烷基，n＝2-60。

優(yōu)選：R₁為氫原子、C6-C8的烷基；R₂為氫原子、氟原子、C6-C8的烷基；R₃為C18-C20 的烷基，n＝2-60。

R₁所述烷基優(yōu)選直鏈烷基；R₂所述烷基優(yōu)選直鏈烷基，烷氧基優(yōu)選直鏈烷氧基；R₃烷基優(yōu)選支鏈烷基。

所述共軛聚合物材料通過以下方法實(shí)現(xiàn)：

氮?dú)猸h(huán)境下，有機(jī)溶劑中，分別以雙鹵代單體化合物2和雙有機(jī)錫單體化合物1為 原料，在金屬催化劑的作用下，采用經(jīng)典的Stille縮合聚合反應(yīng)法，運(yùn)用微波加熱反應(yīng)得到 所述的聚合物。反應(yīng)式如下：

其中，R₁為氫原子、C6-C20的烷基；R₂為氫原子、氟原子、C6-C20的烷基或烷氧基；R₃為C6-C20的烷基；R₄為C1-C4的烷基；X為溴或碘；n＝2-60。

聚合物反應(yīng)中化合物1和化合物2的摩爾比為1：1-1.2。

優(yōu)選的，步驟中所述雙有機(jī)錫單體化合物和雙溴單體化合物結(jié)構(gòu)如下所示：