[發明專利]一種齒輪型雜環三聚苝二酰亞胺化合物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201610204033.7
• 申請日: 2016-04-01
• 公開（公告）號: CN107286178B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 王朝暉;孟東;李燕;姜瑋
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C07D495/22
• 分類號: C07D495/22;C07D517/22;C09K11/06;H01L51/46
• 代理公司: 北京元中知識產權代理有限責任公司 11223
• 代理人: 另婧

1.一種齒輪型雜環三聚苝二酰亞胺化合物，其特征在于，所述的齒輪型雜環三聚苝二酰亞胺化合物的結構式如式(I)所示：

其中，所述的齒輪型雜環三聚苝二酰亞胺化合物選自如下化合物：

(1)R₁為R₂為S；

(2)R₁為R₂為Se；

(3)R₁為R₂為S；

(4)R₁為R₂為S；

(5)R₁為R₂為S；

(6)R₁為R₂為Se；

(7)R₁為R₂為Se；

(8)R₁為R₂為S；

(9)R₁為R₂為S；

(10)R₁為R₂為Se；

(11)R₁為R₂為S。

2.一種權利要求1所述的齒輪型雜環三聚苝二酰亞胺化合物的制備方法，其特征在于，所述的制備方法包括如下步驟：

(1)將單溴苝酰亞胺和1,3,5-苯三硼酸酯通過氬氣鼓氣混合溶解在四氫呋喃和碳酸鈉水溶液中，然后在氬氣和催化劑為四(三苯基膦)鈀條件下，混合加熱回流得到橙色固體中間體1；

(2)將中間體1、I₂和甲苯的混合物在汞燈下照射，然后用飽和亞硫酸鈉水溶液萃取、洗滌、干燥、過濾，色譜提純得到暗紅色固體中間體2；

(3)將發煙硝酸的二氯甲烷溶液加入到中間體2和二氯甲烷中反應，然后萃取、干燥、減壓除溶劑、提純，二氯甲烷/石油醚作展開劑得到中間體3；

(4)將中間體3、S粉或硒粉和N-甲基吡咯烷酮加熱反應，抽濾收集沉淀，洗滌、干燥、提純，二氯甲烷/石油醚作展開劑得到目標產物齒輪型雜環三聚苝二酰亞胺化合物；

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中單溴苝酰亞胺與1,3,5-苯三硼酸酯的摩爾比為3-3.5:1，所述的碳酸鈉的濃度為2mol/L，四氫呋喃與碳酸鈉水溶液的體積比為1.8-2.2:1。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中單溴苝酰亞胺與1,3,5-苯三硼酸酯的摩爾比為3.2:1。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中四氫呋喃與碳酸鈉水溶液的體積比為2:1。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中發煙硝酸與二氯甲烷的體積比為1:5，反應時間為11-13h。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中反應時間為12h。

8.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中中間體3、S粉或Se粉、N-甲基吡咯烷酮的摩爾體積比為1mmol:28-32mmol:4.0-4.2ml，加熱溫度為180℃-200℃，反應11-13h。

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中中間體3、S粉或Se粉、N-甲基吡咯烷酮的摩爾體積比為1mmol:30mmol:4.1ml，加熱溫度為190℃，反應12h。

10.一種權利要求1所述的齒輪型雜環三聚苝二酰亞胺化合物在作為有機光伏材料的電子受體中的應用。

11.根據權利要求10所述的應用，其特征在于，所述的齒輪型雜環三聚苝二酰亞胺化合物在作為有機光伏材料的電子受體時，開路電壓為0.95-1.05V，短路電流Jsc為12.10-12.98mA/cm²，填充因子FF為0.60-0.80，光電轉換效率為7.5-9％。