[发明专利]可溶性聚6,9-菲并噻吩及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于新型功能高分子材料，尤其是一种可溶性聚6,9-菲并噻吩，可广泛用于电致发光、光伏电池、非线性光学和传感领域。

背景技术

共轭聚合物的发展源于1977年日本科学家白川英树合成的聚乙炔膜，掺杂后可以导电，被称为“第四代高分子材料”。与具有相同或相近用途的无机材料相比，导电高分子具有密度低、易加工等优点。由于这类材料结构的共轭特性，使它能传输电荷、受激发光、从而能够或可能在许多电子或光电子器件上得到应用，如高分子发光二极管、光伏打电池、场效应管等。潜在的应用前景和广泛的应用领域促使科学家竞相研究这类具有光电活性的共轭材料，如聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚苯撑乙烯、聚芴等。聚6,9-菲并噻吩，目前没有文献报道。

发明内容

本发明的目的在于提一种可溶性聚6,9-菲并噻吩，该聚合物因为芳基上有长链的取代基团而可溶于各种溶剂，适合旋涂或者打印成膜，从而在光伏电池、非线性光学和传感领域得到应用。

同时，本发明的另一目的在于提供上述聚6,9-菲并噻吩的合成方法和应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

本发明的可溶性聚6,9-菲并噻吩，具有如下结构：

其中，R是烷基链；n为≥1的整数。

优选地，所述R为C6~C20的长链。

优选地，所述R为C₆H₁₃、C₈H₁₇、C₁₀H₂₁、C₁₂H₂₅、C₁₆H₃₃。

优选地，所述R为下列结构中的一种：

所述可溶性聚6,9-菲并噻吩的制备方法：将3,6-二溴菲醌和硫代二乙酸甲酯反应，得到6,9-二溴菲并噻吩；通过Miyaura反应再将6,9-二溴菲并噻吩转化为相应的硼酸酯，将6,9-二溴菲并噻吩和它的硼酸酯进行聚合反应，得到聚6,9-菲并噻吩。

所述6,9-二溴菲醌通过Suzuki或者Yamamoto方法聚合。

聚6,9-菲并噻吩有着大共轭共平面结构，比聚芴类、聚硅芴类和聚咔唑类聚合物带隙窄，符合太阳能电池给体材料的要求；它的结构上含噻吩羧基和特殊的聚集态结构（表明链间有着特殊的相互作用），这将有利于和富勒烯（PCBM）的相容。以上两大特点使得聚6,9-菲并噻吩成为新型的太阳能电池材料。

本发明的优点有：

（1）材料合成的原料来源广泛，工艺可靠。

（2）本发明的聚6,9-菲并噻吩具有可溶性，因而适合旋涂或者打印成膜，

从而在电致发光、光伏电池、非线性光学和传感领域得到应用。

附图说明

图1.6,9-二溴菲醌并[9,10-c]噻吩-1,3-二甲酸（2’-乙基己基）酯的核磁氢谱；

图2.6,9-二溴菲醌并[9,10-c]噻吩-1,3-二甲酸（2’-乙基己基）酯的核磁碳谱；

图3.6,9-嚬呐醇菲醌并[9,10-c]噻吩-1,3-二甲酸（2’-乙基己基）酯核磁氢谱；

图4.6,9-嚬呐醇菲醌并[9,10-c]噻吩-1,3-二甲酸（2’-乙基己基）酯核磁碳谱。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。

实施例1

（1）6,9-二溴菲醌并[9,10-c]噻吩-1,3-二甲酸（2’-乙基己基）酯的制备合成路线如下：

取250ml单口瓶Ⅰ接恒压漏斗换氮气保护，迅速加入1.68g叔丁醇钾（t-BuOK），然后用注射器注入10ml甲醇，溶解放热，冷却后将单口瓶Ⅰ放入冰盐浴中搅拌。另取250ml单口瓶Ⅱ，称取1.09g 3,6-二溴菲醌和0.54g硫代二乙酸甲酯，换氮气保护，注入60ml苯，加热至70℃左右搅拌溶解，冷却至40℃快速加入恒压漏斗中，然后加入单口瓶Ⅰ中，反应液马上变为青褐色，撤除冰盐浴自然升温至室温搅拌反应5天。