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Patent Searching and Data


Title:
CONJUGATED POLYMER CONTAINING ISOINDIGO UNITS, PREPARATION METHOD AND USE THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/068733
Kind Code:
A1
Abstract:
A conjugated polymer containing isoindigo units is disclosed, which has the following structure: P: formula I; wherein, Ar is, formula II, formula III or formula IV; R1 is a C8-C20 alkyl; R2 is a C1-C12 alkyl; n is an integer of 2-50. The conjugated polymer containing isoindigo units of this type has good solubility and film-forming property, as well as high thermal stability. HOMO and LUMO energy level are regulated effectively; the absorption range is broaden; and the energy conversion efficiency is greatly improved. A preparation method for the above conjugated polymer containing isoindigo units and use thereof in related fields are also provided.

Inventors:
ZHOU, Mingjie (ZHANG, Zhenhua22F., A Block, Neptunus Bldg.,Nanhai Road, Nanshan Distric, Shenzhen Guangdong 4, 518054, CN)
周明杰 (中国广东省深圳市南山区南海大道海王大厦A座22楼张振华, Guangdong 4, 518054, CN)
WANG, Ping (ZHANG, Zhenhua22F., A Block, Neptunus Bldg.,Nanhai Road, Nanshan Distric, Shenzhen Guangdong 4, 518054, CN)
王平 (中国广东省深圳市南山区南海大道海王大厦A座22楼张振华, Guangdong 4, 518054, CN)
Application Number:
CN2010/079122
Publication Date:
May 31, 2012
Filing Date:
November 25, 2010
Export Citation:
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Assignee:
OCEAN'S KING LIGHTING SCIENCE & TECHNOLOGY CO., LTD (ZHANG, Zhenhua22F., A Block, Neptunus Bldg.,Nanhai Road, Nanshan Distric, Shenzhen Guangdong 4, 518054, CN)
海洋王照明科技股份有限公司 (中国广东省深圳市南山区南海大道海王大厦A座22楼张振华, Guangdong 4, 518054, CN)
ZHOU, Mingjie (ZHANG, Zhenhua22F., A Block, Neptunus Bldg.,Nanhai Road, Nanshan Distric, Shenzhen Guangdong 4, 518054, CN)
周明杰 (中国广东省深圳市南山区南海大道海王大厦A座22楼张振华, Guangdong 4, 518054, CN)
WANG, Ping (ZHANG, Zhenhua22F., A Block, Neptunus Bldg.,Nanhai Road, Nanshan Distric, Shenzhen Guangdong 4, 518054, CN)
International Classes:
C08F232/08
Foreign References:
CN101835821A2010-09-15
Other References:
ROMAIN STALDER ET AL.: "Isoindigo-Based Donor-Acceptor Conjugated Polymers", MACROMOLECULES, vol. 43, no. 20, September 2010 (2010-09-01), pages 8348 - 8352, XP055080348
See also references of EP 2644629A4
Attorney, Agent or Firm:
ADVANCE CHINA I.P. LAW OFFICE (Suite 918-920, Dongshan PlazaNo. 69 Xianlie Central Roa, Guangzhou Guangdong 5, 510095, CN)
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Claims:
权利要求书

1、 一种含异靛单元的共轭聚合物, 其特征在于, 具有如下结构式:

其中, Ar为:

R1为 C8~C20的烷基;

R2为 C^Cu的烷基;

n为 2~50的整数。

2、一种含异被单元的共轭聚合物的制备方法, 其特征在于, 包括如下步骤: 提供如下结构式表示的化合物 A、 以及 Ar对应的化合物:

的烷基; R2为(^~( 12的烷基 在无氧环境中, 有机钯和有机膦配体的混合物作为催化剂, 其中所述有机 钯和有机膦配体摩尔比为 1 : 2^1 : 20 , 将化合物 A和 Ar对应的化合物在有机 溶剂中混合后进行 Heck反应, 得到如下结构式表示的含异靛单元的共轭聚合物 P:

其中, Ar为

R1为 C8〜C2。的烷基; R2为 C^Cu的烷基; n为 2〜50的整数;

3、 如权利要求 2所述的含异靛单元的共轭聚合物制备方法, 其特征在于, 所述有机溶剂为 N, N-二曱基曱酰胺和三乙胺的混合物;

所述有机钯为醋酸钯;

所述有机膦配体为 P(o-Tol)3

4、 如权利要求 2所述的含异靛单元的共轭聚合物制备方法, 其特征在于, 所述 Heck反应温度为 90〜: 110 °C, 时间为 48~72 h。

5、 如权利要求 2所述的含异靛单元的共轭聚合物制备方法, 其特征在于, 所述化合物 A由如下步骤制得:

分别提供如下结构式表示的化合物 D和化合物 E: D: ; E:

在 HC1存在条件下, 以 HAc为溶剂, 将化合物 D和化合物 E混合后反应 , 得到 :

在无氧条件中, K2C03存在的条件下, 以 N, N-二曱基曱酰胺为溶剂, 将 所述化合物 F与 Br— R1混合后反应 , 得到所述化合物 A;

其中, Br— R1为烷烃的一溴代物, R1为 C8 ~ C2。的烷基;

反 如下:

6、 如权利要求 2所述的含异靛单元的共轭聚合物制备方法, 其特征在于, 所述 Ar对应的化合物由如下步骤制得:

提供如下结构式表示的化合物 B: 厂飞

B为

其中, R2为 C广 C12的烷基;

冰盐浴条件下, 将 POCl3加入到 N, N-二曱基曱酰胺中得到混合体系, 再 将所述化合物 B的 1 , 2-二氯曱烷溶液加入到所述混合体系中反应, 得到如下结 构式表示的化合物 C: 在无氧条件中, 将 t-BuOK或 NaH与 CH3PPh3Br混合后得到混合液, 再将 所述化合物 C的四氢呋喃溶液加入到所述混合液中反应,得到所述 Ar对应的化 合物。

7、 如权利要求 2所述的含异靛单元的共轭聚合物制备方法, 其特征在于, 还包括得到所述共轭聚合物 P后的纯化过程, 具体步骤如下:

将所述共轭聚合物 P加入甲醇溶液中沉析, 过滤后收集沉淀 , 依次用曱醇 和正己烷洗涤, 再加氯仿溶解, 收集氯仿溶液后旋转蒸发, 得到纯化后的共轭 聚合物 P。

8、 一种太阳能电池器件, 包括衬底, 沉积在所述^"底表面上的导电层, 涂 覆在所述导电层上的活性层, 以及设置在所述活性层表面、 作为阴极的金属铝 层; 其特征在于, 所述电子给体材料材质为如权利要求 1所述的共轭聚合物 P。

9、一种有机电致发光器件, 包括衬底, 沉积在所述衬底的表面上的导电层, 涂覆在所述导电层上的发光层, 蒸镀在所述发光层上的緩沖层, 以及设置在所 述緩冲层上的、 作为阴极的金属铝层, 其特征在于, 所述发光层材质为如权利 要求 1所述的共轭聚合物 P。

10、 一种有机场效应晶体管, 包括依次层叠的如下结构: 绝缘层, 有机半 导体层, 间隔设置在所述有机半导体层上的源电极和漏电极, 其特征在于, 所 述有机半导体层材质为如权利要求 1所述的共轭聚合物 P。

Description:
含异靛单元的共轭聚合物及其制备方法和应用

【技术领域】

本发明涉及光电领域, 尤其涉及一种含异靛单元的共轭聚合物及其制 备方法和 应用。

【背景技术】

能源问题是世界各国十分关注的重大问题。 太阳能是未来人类最理想的替代能 源, 将太阳能转换为电能的太阳能电池也是研究的 热点。 近年来兴起的共轭聚合物 薄膜太阳能电池具有成本低、 重量轻、 制作工艺简单、 可制备成柔性器件等突出优 点。 此外, 有机材料种类繁多、 可设计性强, 有希望通过材料的设计和优化来提高 太阳能电池的性能。

材料的设计和优化能够调节光谱吸收、 HOMO能级、 LUMO能级、 以及共轭聚 合物的传输性能等特性, 而这些对太阳光谱吸收, 载流子产生, 以及在各自电极上 收集载流子, 产生电流有着极为重要的作用。 在过去十年里, 给受体体系共轭聚合 物获到了快速发展, 经过不断地研究证明, 给受体体系能够有效地调节有机半导体 的 HOMO和 LUMO能级及带隙。

近来含吡咯并吡咯二酮 (DPP) 单元的给受体体系小分子 (Walker B. , Tomayo A. B. , Nguyen T. Q. , et al. Adv. Funct. Mater. , 2009, 19, 3063)、 共轭聚合物 (Allard N. , Ai 'ch R. B. , Leclerc M , et al. Macromolecules, 2010, 43, 2328)频见报道, 基于 DPP的 聚合物PCBM 和基于 DPP 的小分子太阳能电池的能量转换效率分别高达 4.7%和 4.4%。 而异靛和 DPP都含有中心对称的吡咯酮核, N上的坑基化反应变得非常容易 进行, 因此含有异靛单元的材料是一种很有前景的高 性能太阳能电池材料。 然而, 含有异靛单元的材料至今很少有文献或专利报 道, 这就大大限制了它的应用范围。

【发明内容】

基于此, 有必要提供一种含异靛单元的共轭聚合物。

此外, 还有必要提供一种含异靛单元的共轭聚合物的 制备方法。

此外, 还有必要提供含异靛单元的共轭聚合物在太阳 能电池、 有机电致发光、 以及有机场效应晶体管等领域的应用。 一种含异靛单元的共轭聚合物, 具有如下结构式:

其中, Ar为:

R 1 为 C 8 〜C 2 。的烷基; R 2 为 C^Cu的烷基; n为 2〜50的整数。

一种含异靛单元的共轭聚合物的制备方法, 包括如下步骤:

其中, R 1 为 C 8 〜C 20 的垸基; 2 为 C广 C 12 的烷基;

在无氧环境中, 有机钯和有机膦配体的混合物作为催化剂, 其中所述有机钯和 有机膦配体摩尔比为 1 : 2〜1: 20, 将化合物 A和 Ar对应的化合物在有机溶剂中混 合后进行 Heck反应, 得到如下结构式表示的含异靛单元的共轭聚合 物 P:

优选的, 所述有机溶剂为 N, N-二曱基曱酰胺和三乙胺的混合物; 所述有机钯 为醋酸钯; 所述有机膦配体为 P(o-Tol) 3

优选的, 所述 Heck反应温度为 90〜110 °C , 时间为 48〜72 h。

优选的, 所述化合物 A由如下步骤制得:

合物 E:

在 HC1存在条件下, 以 HAc为溶剂, 将化合物 D和化合物 E混合后反应, 得 如下结构式表示的化合物 F:

在无氧条件中, K 2 C〇 3 存在的条件下, 以 N-二曱基曱酰胺为溶剂, 将所述化 合物 F与 Br— R 1 混合后反应, 得到所述化合物 A;

其中, Br— R 1 为烷烃的一溴代物, R 1 为 C 8 ~ C 2 。的烷基;

其中, R 2 为 C广 C 12 的烷基;

水盐浴条件下, 将 POCl 3 加入到 N, N-二曱基曱酰胺中得到混合体系, 再将所 述化合物 B的 1 , 2-二氯曱烷溶液加入到所述混合体系中反应, 得到如下结构式表示 的化

在无氧条件中, 将 t-BuOK或 NaH与 CH 3 PPh 3 Br混合后得到混合液, 再将所述 化合物 C的四氢呋喃溶液加入到所述混合液中反应, 得到所述 Ar对应的化合物。

优选的, 还包括得到所述共轭聚合物 P后的纯化过程, 具体步骤如下: 将所述共轭聚合物 P加入甲醇溶液中沉析, 过滤后收集沉淀, 依次用曱醇和正 己烷洗涤, 再加氯仿溶解, 收集氯仿溶液后旋转蒸发, 得到纯化后的共轭聚合物 P。

一种太阳能电池器件, 包括村底, 沉积在所述衬底表面上的导电层, 涂覆在所 述导电层上的活性层, 以及设置在所述活性层表面、 作为阴极的金属铝层; 所述电 子给体材料材质为上述共轭聚合物 P。

一种有机电 包括衬底, 沉积在所述衬底的表面上的导电层, 涂覆 在所述导电层上的发 蒸镀在所述发光层上的緩沖层, 以及设置在所述緩冲层 上的、 作为阴极的金属铝层, 所述发光层材质为上述共轭聚合物 P。

一种有机场效应晶体管, 包括依次层叠的如下结构: 绝缘层, 有机半导体层, 间隔设置在所述有机半导体层上的源电极和漏 电极, 所述有机半导体层材质为上述 共轭聚合物 P。

这种含异靛单元的共轭聚合物具有良好溶解性 和成膜性、 以及较高的热稳定性,

HOMO和 LUMO能级得到有效地调节, 吸收范围变宽, 能量转换效率得到了大幅度 的提高。

【附图说明】

图 1为一实施方式的含异靛单元的共轭聚合物的 备方法的流程图;

图 2为实施例二制备的含异靛单元的共轭聚合物 吸收光谱图;

图 3为一实施方式的太阳能电池器件的结构示意 ;

图 4为一实施方式的有机电致发光器件的结构示 图;

图 5为一实施方式的有机场效应晶体管的结构示 图。

【具体实施方式】

下面主要结合附图及具体实施例对含异靛单元 的共轭聚合物及其制备方法和应 用做进一步的解释说明。

一 物 P, 结构式如下:

其中, Ar为: 1为 C 8 ~C 2Q 的烷基; 2 为 C广 C 12 的烷基; n为 2~50的整数。

一种上述含异 单元的共轭聚合物 P的制备方法, 如图 1所示, 步骤如下:

Sl、 制

A为: 其中, R 1 为 C 8 ~C 20 的烷基。

首 式表示的化合物 D和化合物 E:

D: ; E:

其次, 将化合物0、 化合物 E、 ;水醋酸(HAc )和少量盐酸(HC1 )加入到烧瓶 中, 后純化, 得到如下结构式表示的化合物 F:

最后,在无氧条件下,将化合物 F、碳酸钾(K 2 C0 3 ), N, N-二甲基曱酰胺(DMF、 ( CH 3 ) 2 NCHO )以及 C 8 ~C 2 Q的烷烃的一溴代物( Br-R 1 )加入到三口烧瓶中 ,约 100 °C 下搅拌反应 15h左右, 冷却至室温后纯化, 得到目的产物化合物 A。

总的反应方程式如下:

S2、 制备 Ar对应的化合物

Ar对应的化合物为:

将二苯胺、 1-碘 -4-烷氧基苯、 菲咯啉 ·Η 2 0 ( C 12 H 8 N H 2 0 )、 碘化亚铜 (Cul )和 氢氧化钾 (KOH )加入到曱苯中 (tollmen, C 7 H 8 ), 100 °C搅拌。 回流 36 h后冷却至 室温, 纯化后得到产物。

将吩噻嗪、 氢化钠加入到 N, N-二曱基曱酰胺中, 搅拌后将 CH^的烷烃的一 溴代物 ( Br-R 2 ) 滴加到混合物中, 反应 2h后纯化, 得到产物。

将咔唑、 氢化钠加入到 N, N-二曱基曱酰胺中, 搅拌后将 C广 C 12 的烷烃的一溴 代物 ( Br-R 2 ) 滴加到混合物中, 反应 2h后纯化, 得到产物。

物 C:

;水盐浴条件下, 将三氯氧磷 ( POCl 3 )加入到 N , N-二甲基甲酰胺中得到混合体 系, 再将化合物 B的 1, 2-二氯甲烷(C 2 ¾C1 2 )溶液加入到混合体系中反应, 纯化 后得到目的产物化合物 C。

最后, 通过化合物 C制备 Ar对应的化合物。

在无氧条件中, 将叔丁醇钾(t-BuOK ) 或氢化钠 (NaH ) 与曱基三苯基溴化磷 ( CH 3 PPh 3 Br ) 混合后得到混合液, 再将化合物 C的四氢呋喃 (THF、 C 4 H 8 0 )溶液 加入到混合液中反应, 纯化后得到目的产物 Ar对应的化合物。

一般的, 无氧环境可以通过惰性气体氛围或是氮气氛围 提供。

S3、 制备含异靛单元的共轭聚合物 P

在无氧环境中, 以 N, N-二曱基曱酰胺和三乙胺作为有机溶剂, 在催化剂存在 的条件下, 将化合物 A和 Ar对应的化合物等摩尔量混合后 , 90~110°C进行 Heck反 应 48~72h, 得到目的产物共轭聚合物 P。

反应方程式如下:

有机钯和有机膦配体的混合物作为催化剂, 其中所述有机钯和有机膦配体摩尔 比为 1 : 2-1 : 20。

一般的, 有机钯可以是醋酸钯; 有机膦配体可以是 P(o-Tol) 3

一般的, 无氧环境可以通过惰性气体氛围或是氮气氛围 提供。

S4、 共轭聚合物 P的纯化

向得到的 Heck反应产物中加入曱醇沉析, 过滤后收集沉淀, 依次用曱醇和正己 烷洗涤, 再加氯仿溶解, 收集氯仿溶液后旋转蒸发, 得到纯化后的共轭聚合物 P。 一般的, 上述得到的纯化后的共轭聚合物 P还可以再次用氯仿溶解, 收集溶液 后旋转蒸发, 以提高纯度。

这种含异靛单元的共轭聚合物具有良好溶解性 、 成膜性、 以及较高的热稳定性,

HOMO能级和 LUMO能级得到有效地调节, 光吸收范围变宽, 能量转换效率得到了 大幅度的提高。

这种含异傲单元的共轭聚合物在太阳能电池、 有机电致发光、 以及有机场效应 晶体管等领域的具有广泛的应用前景。

下面为具体实施例。

实施例 1

制备 4-(2-辛氧基-苯基) 二苯胺 将二苯胺 (3.36 g, 20 mmol)、 1-碘 -4-辛氧基苯 (18.9 g, 98.4 mmol)、 菲咯啉 ·¾Ο(0.2 g)、 氯化亚铜 (0.2 g) 和氢氧化钾 (3.36 g, 60 mmol) 加入到甲苯中(50 mL) , 100 °C下 搅拌。 回流 36 h后降至室温, 蒸除溶剂, 用稀盐酸和水分别洗 3 遍, 氯仿萃取。 合 并有机相并用稀氯化钠溶液和水分别洗 2 次, 然后用无水^ 1酸镁干燥后过滤, 蒸除 溶剂, 剩余物采用石油醚 /二氯曱烷 (8: 1, v/v)作淋洗剂, 用硅胶层析柱分离得到无色 油状液体, 产率为 65%。

¾ NM (300 MHz, CDC1 3 ): 7.30-6.77 (m, 14H), 3.93(t, 2H), 1.78-1.25(m, 12H), 0.90 (t, 3H)。

制备 4, 4'-二醛基- -(2-二辛 1^-苯基) 二苯胺

将装有 Ν, Ν-二曱基曱酰胺 (4.4 mL, 52.8 mmol) 的烧瓶置于水盐浴中,快速搅拌 并慢慢滴加三氯氧碑 (4.4 mL, 48 mmol)。 滴完后升至室温生成橘黄色粘液。 接着, 将 溶有化合物 3 (1.79 g, 4.8 mmol) 的 1, 2-二氯曱烷溶液 (50 mL) 慢慢加入该橘黄色粘 液中回流反应 24 h。 反应完毕将生成的黑色粘液緩慢倾入水水中, 氯仿萃取三次。 合并有机相,水洗 2 次并用无水^ 1酸镁干燥。蒸除溶剂 ,采用石油酸 /二氯甲烷 (1: 1 , v/v) 作淋洗剂用硅胶层析柱分离得到无色粘稠油状 液体, 产率为 64%。

¾ NMR (300 MHz, CDC1 3 ): 9.87 (s, 2H), 7.77 (d, 4H), 7.15 (d, 4H),7.10 (d, 2H), 6.9 (d, 2H), 3.93(t, 2H), 1.85-1.30 (m, 12H), 0.91 (t, 3H)。

制备 4, 4'-二乙烯基 -N-(2-二辛氧基-苯基) 二苯胺

氮气保护下, 将甲基三苯基溴化磷 (2.15 g, 6 mmol)和叔丁醇钾 (0.672 g, 6 mmol) 混合加入烧瓶,注入 50 mL 四氢呋喃后搅拌 10 min。然后把化合物 4(0.858 g, 2 mmol) 溶解在 10 mL 四氢呋喃后一块注入反应烧瓶中, 在 70 °(搅拌回流 5 h。 当冷却到室 温时停止搅拌, 白色的混合液过滤后将滤液蒸馏除去溶剂。 剩余无色液体以石油醚 为淋洗液, 采用硅胶层析柱分离得到无色粘稠油状液体, 产率为 49%。

¾ MR (300 MHz, CDC1 3 ): 7.28 (d, 4H), 7.07 (d, 2H), 7.01 (d, 4H), 6.85 (d, 2H), 6.65 (q, 2H), 5.64 (q, 2H), 5.15 (d, 2H), 3.95(t, 2H), 1.81-1.30 (t, 12H), 0.91 (t, 3H)。

制备 6, 6' -二溴 -Ν, Ν' -二烷基异

按照 Macromolecules, 2010, DOI: 10.1021/mal018445, 公开的方法制备得到了相 应的产物。 以 6, 6, -二溴 -N, N' -二 (2-乙基己基)异靛的制备为例予以说明。 制备过 程如

制备 6, 6'-二溴异靛 1

将 6-溴吲哚酮 ( 500 mg, 2.36 mmol )、 6-溴靛红( 533 mg, 2.36 mmol )、 15mL水 醋酸和 O.lmL盐酸分别加入到烧瓶中, 加热回流 24 h。 停止反应冷却至室温, 过滤 得到固体分别用水、 乙醇、 乙酸乙酯洗。 最终产物在真空干燥箱, 得到椋色的 6,6,- 二溴异靛, 产率为 95%。

1 H MR (300 MHz, CDC1 3 ): 10.7 (bs, 2H), 9.14 (d, 2H), 7.22-7.15 (m, 4H)。

制备 6, 6,-二溴 -Ν,Ν'-二 (2-乙基己基)异靛 2

氮气保护下, 将 6, 6'-二溴异靛 ( 420 mg, 1 mmol )、 碳酸钾 ( 829 mg, 5 mmol )、 20 mL N, N-二曱基曱酰胺和 1-溴 -2-乙基己烷(425 g, 2.2 mmol ) 分别加入到三口烧 瓶中,混合物在 100 °C下搅拌反应 15 h。停止反应冷却至室温,将混合物倒入 100 mL 水中, 有机相用二氯甲烷萃取, 再用饱和食盐水洗, 然后用无水硫酸镁干燥有机相。 旋转蒸发溶剂, 粗产物采用 (二氯曱烷 /正己烷 =1 : 1 )为淋洗液经硅胶层析柱分离得 到深红色固体 2, 产率为 85%。

1H MR (300 MHz, CDC1 3 ): 9.00 (d, 2H), 7.13 (dd, 2H), 6.81 (d, 2H), 3.60-3.48 (m, 4H), 1.90-1.72 (m, 2H), 1.43-1.20 (m, 16H), 0.95-0.82 (m, 12H)。

制备 PI

氮气保护下, 单体 6, 6,-二溴 -N, N,-(2-乙基己基)异靛 (322 mg, 0.5 mmol)和 4, 4'- 二乙烯基 -N-(2-二辛氧基-苯基)二苯胺 (212.5 mg, 0.5 mmol) 以及催化剂 Pd(OAc) 2 (4.5 mg, 0.02 mmol), P(o-tol) 3 (37 mg, 0.12 mmol)放入 50 mL 两口烧瓶中。 将 N, N-二曱 基曱酰胺 (6 mL)和三乙胺 (2 mL)注入。 再充分通氮气排空气约 20 min后, 然后再在 110°C反应 48 h。 降温后停止聚合反应, 向烧瓶中滴加 50 mL曱醇沉析, 通过索氏提 取器 (又称脂肪提取器)过滤之后依次用甲醇和正 己烷抽提 24 h。 然后以氯仿为溶 剂抽提至无色, 收集氯仿溶液并旋千得到深红色固体 Pl, 收集后在真空下干燥 24 h 后得到聚合物, 产率 62 %。 Molecular weight ( GPC, THF, . I): n = 26200 , MJM n = 2.3 )。

实施例 2

本实施例公开了结构式如下的共轭聚合物 P2:

Ν, Ν'-二 (2-乙基己基)异靛 -3, 7-二乙烯基 -Ν-正辛基吩噻嗪共轭聚合物

制备 Ν-正辛基吩噻嗪

将吩噻嗪 ( 5 g, 25 mmol ) ,氢化钠 ( 1.8 g )加入到 N, N-二甲基甲酰胺( 30 mL ) 中, 搅拌下, 再将正溴辛烷( 5.4 g, 28 mmol ) 滴加到混合物中。 2 h后停止反应, 将 混合物倒入 300 mL的蒸馏水中, 用正己烷萃取, 旋蒸溶剂, 粗产物采用正己烷为淋 洗液经硅胶层析柱分离得到黄色粘稠状产物, 产率为 81%。

1H MR (300 MHz, CDC1 3 ): 0.98 (t, 3H), 1.37 (m, 8H), 1.51 (m, 2H), 1.88 (m, 2H), 3.90 (t, 2H), 6.93 (d, 2H), 6.98 (t, 2H), 7.21 (t, 4H)。

制备 3, 7-二醛基 -N-正辛基吩噻嗪

将装有 N, N-二甲基甲酰胺 (30 mL)的烧瓶置于冰盐浴中, 快速搅拌中慢慢滴加 三氯氧磷 (40 g, 0.26 mol)。滴完后升至室温生成橘黄色粘液。接着 将溶有化合物 6 (4.0 g, 13 mmol) 的 1, 2-二氯曱烷溶液 (26 mL) 慢慢加入该橘黄色粘液中回流反应 48h。 反应完毕将生成的黑色粘液緩慢倾入水水中, 氯仿萃取三次。合并有机相,水洗 2 次 并用无水硫酸镁干燥。 蒸除溶剂, 采用石油酸 /二氯曱烷 (1 : 1, v/v)作淋洗剂用硅胶层 析柱分离得到无色粘稠油状液体, 产率为 33%。 Ή MR (300 MHz, CDC1 3 ): 0.86 (t, 3H), 1.25-1.34 (m, 8H), 1.45(m, 2H), 1.81 (m, 2H), 3.93 (t, 2H), 6.96 (d, 2H), 7.58 (s, 2H), 7.65 (d, 2H), 9.82 (s, 2H)。

制备 3, 7-二乙烯基 -N-正辛基 噻嗪

氮气保护下, 将曱基三苯基溴化磷 (5.2 g, 14.6 mmol)和 NaH(0.8 g, 33.3 mmol)混 合加入烧瓶,注入 70 mL 四氢呋喃后搅拌 10 min。然后把化合物 7(2.2 g, 6.0 mmol) 溶 解在 10 mL 四氢呋喃后一块注入反应烧瓶中, 在 70 °C搅拌回流 8 h。 当冷却到室温 时停止搅拌, 白色的混合液过滤后将滤液蒸馏除去溶剂。 剩余无色液体以石油醚为 淋洗液, 釆用硅胶层析柱分离得到无色粘稠油状液体, 产率为 49%。

lH NMR (300 MHz, CDC1 3 ): 0.86 (t, 3H), 1.08-1.43 (m, 8H), 1.78 (m, 4H), 3.81 (t, 2H), 5.14 (d, 2H), 5.62(d, 2H), 6.54 (m, 2H), 6.78 (d, 2H), 7.17 (d, 2H)。

P2

氮气保护下, 单体 6, 6,-二溴 -N, N,-(2-乙基己基)异靛 (322 mg, 0.5 mmol)和 3 , 7- 二乙烯基 -N-正辛基吩噻嗪 (181.5 mg, 0.5 mmol) 以及催化剂 Pd(OAc) 2 (4.5 mg, 0.02 mmol). P(o-tol) 3 (37 mg, 0.12 mmol)放入 50 mL 两口烧瓶中。 将 Ν,Ν-二曱基曱酰胺 (6 mL)和三乙胺 (2 mL)注入。 再充分通氮气排空气约 20 min 后, 在 90°C 搅拌反应 24 h, 然后再在 110 °( 继续反应 24 h。 降温后停止聚合反应, 向烧瓶中滴加 50 mL 甲醇沉析, 通过索氏提取器 (又称脂肪提取器) 过滤之后依次用曱醇和正己烷抽提

24 h。 然后以氯仿为溶剂抽提至无色, 收集氯仿溶液并旋干得到深红色固体 P2 , 收 集后在真空下干燥 24 h后得到聚合物,产率 56%。 Molecular weight ( GPC, THF, R. I): n = 28900, w /M n = 2.2 ) 0

如图 2所示的含异靛单元的共轭聚合物 P2的吸收光谱图, 由图可以看出共轭聚 合物 P2在 450nm左右处有较强的吸收峰。

实施例 3

P3:

Ν, Ν'-二 (2-乙基己基)异翁 -3 , 6-二乙烯基 -Ν-正中基咔唑共轭聚合物

制备 3, 6-二乙烯基 -Ν-正辛基咔唑

类似于实施例 2 中制备 3 , 7-二乙烯基 -Ν-正辛基喻喀嗪, 只是用咔唑代替吩噻 口秦,

制备 Ρ3

氮气保护下, 单体 6, 6,-二溴 -N, N,-(2-乙基己基)异靛 (322 mg, 0.5 mmol)和 3 , 6- 二乙烯基 -N-正辛基吩噻 11 秦 (165.5 mg, 0.5 mmol) 以及催化剂 Pd(OAc) 2 (4.5 mg, 0.02 mmol), P(o-tol) 3 (37 mg, 0.12 mmol)放入 50 mL 两口烧瓶中。 将 Ν,Ν-二曱基曱酰胺 (6 mL)和三乙胺 (2 mL)注入。 再充分通氮气排空气约 20 mm后, 在 100°C 搅拌反应 24 h, 然后再在 110 ° 继续反应 24 h。 降温后停止聚合反应, 向烧瓶中滴加 50 ml 曱 醇沉析,通过索氏提取器(又称脂肪提取器) 过滤之后依次用曱醇和正己烷抽提 24 h。 然后以氯仿为溶剂抽提至无色, 收集氯仿溶液并旋干得到深红色固体 P3 , 收集后在 真空下千燥 24 h得到聚合物, 产率 42 %。 Molecular weight ( GPC, THF, R. I): n = 24600, M w /M n = 2.6 )。

实施例 4

一种太阳能电池器件, 其结构如图 3。 本实施例中采用 ITO玻璃(铟锡氧化物玻 璃), 即玻璃作为衬底, ITO (铟锡氧化物)作为导电层, 共轭聚合物釆用前述实施 例一中的共轭聚合物 Pl。

该太阳能电池器件的结构为: 玻璃 /ITO/PEDOT:PSS/活性层 /A1 ; 其中, 活性层 的材质为混合物,包括以 [6,6]苯基 -C 61 -丁酸曱酯为材质的电子给体材料和以前述实 例一中的共轭聚合物 P1为材质的电子受体材料; ITO是方块电阻为 10-20 Ω/口的氧 化铟锡, PEDOT为聚 3,4-亚乙二氧基噻吩, PSS为聚苯乙烯磺酸。

该太阳能电池器件的制造过程如下:

ITO玻璃经过超声波清洗, 并用氧 -Plasma处理后, 在 ITO表面涂上一层起修饰 作用的 PEDOT:PSS层;

在 PEDOT:PSS层上采用旋涂技术涂覆一层活性层, 该活性层的材质包括以 [6,6] 苯基 -C 61 -丁酸曱酯为材质的电子给体材料和以共 聚合物 P1 为材质的电子受体材 料;

在活性层的表面真空蒸镀金属铝, 形成作为阴极的金属铝层, 得到有机太阳能 电池器件。 本实施例中, 金属铝层的厚度分别为 170 nm, 在其他的实施例中, 金属 铝层的厚度还可以为 30 nm、 130 nm, 60 nm。

在本实施例中, 该太阳能电池经过 110摄氏度密闭条件下 4小时, 再降到室温, 器件经过退火后能有效增加分子内各基团和分 子链段间排列的有序性和规整度, 提 高载流子迁移率的传输速度和效率, 进而提高光电转换效率。

实施例 5

一种有机电致发光器件, 结构如图 4所示。 本实施例中釆用 ITO玻璃 (铟锡氧 化物玻璃), 即玻璃作为衬底, ITO (铟锡氧化物)作为导电层, 共轭聚合物采用前 述实施例二中的共轭聚合物 P2。

该有机电致发光器件的结构为: 玻璃 /ITO/发光层 /緩沖层 /A1; 其中, 发光层采用 前述实施例二中的共轭聚合物 P2; 緩冲层材质为 LiF; ITO是方块电阻为 10-20 Ω/ 口的氧化铟锡, ?£00丁为聚3,4-亚乙二氧基噻吩, PSS为聚苯乙烯磺酸。

该有机电致发光器件的制造过程如下:

ITO玻璃经过超声波清洗, 并用氧 -Plasma处理后, 在 ITO表面涂上一层前述实 施例二的共轭聚合物 P2形成发光层;

在发光上釆用真空蒸镀技术涂覆一层 LiF形成緩冲层;

在緩沖层的表面真空蒸镀金属铝, 形成作为阴极的金属铝层, 得到有机电致发 光器件。 本实施例中, 金属铝层的厚度分别为 170 nm, 在其他的实施例中, 金属铝 层的厚度还可以为 30 nm、 130 nm, 60 nm。

实施例 6 一种有机场效应晶体管, 结构如图 5 所示。 本实施例中釆用高掺杂的硅片作为 衬底, 共轭聚合物采用前述实施例三中的共轭聚合物 P3。

该有机场效应晶体管的结构为: Si/Si0 2 /OTS/有机半导体层 /源电极(S ) 和漏电 极(D ); 其中, Si0 2 厚度为 500nm, 起到绝缘作用; OTS为十八烷基三氯硅烷; 有 机半导体层材质为前述实施例三中的共轭聚合 物 P3 ; 源电极( S )和漏电极( D )采 用金属金制作。

该有机场效应晶体管的制造过程如下:

清洗掺杂硅衬底, 沉积具有绝缘作用的 Si0 2 层;

在 Si0 2 绝缘层上涂覆 OTS , 形成 OTS层;

在 OTS层上涂覆一层前述实施例三中的共轭聚合物 P3, 形成有机半导体层; 在有机半导体层上设置金属金材质的源电极和 漏电极, 得到有机场效应晶体管。 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方 式, 其描述较为具体和详细, 但 并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制 。 应当指出的是, 对于本领域的普通 技术人员来说, 在不脱离本发明构思的前提下, 还可以做出若千变形和改进, 这些 都属于本发明的保护范围。 因此, 本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准 。