[发明专利]环丙烷富勒烯衍生物及其制备方法与应用

权利要求书

1.式I所示环丙烷富勒烯衍生物，

式I

所述式I中，R₁、R₂、R₃、R₄和R₅均选自氢原子、卤素原子、氧原子、碳原子总数为2-20的烯基、碳原子总数为2-20的炔基、碳原子总数为6-20的芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、酯基、氰基、硝基、碳原子总数为1-20的烷基、取代的碳原子总数为1-20的烷基、碳原子总数为1-20的烷氧基和取代的碳原子总数为1-20的烷氧基中的任意一种；

所述取代的碳原子总数为1-20的烷基和碳原子总数为1-20的烷氧基均为其中至少一个碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、酯基、氰基或硝基取代而得的基团或均为其中至少一个氢原子被卤素原子、氧原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、酯基、氰基或硝基取代而得的基团；

环F表示富勒烯C₆₀、富勒烯C₇₀或金属内嵌富勒烯；

其中，所述金属内嵌富勒烯中，金属选自钪、镥、镧和钇中的至少一种；

n为1或2或3；

所述n为2或3时，每个结构单元中对应的R₁、R₂、R₃、R₄和R₅相同或不同。

2.根据权利要求1所述的衍生物，其特征在于：所述式I中，所述碳原子总数为1-20的烷基、取代的碳原子总数为1-20的烷基、碳原子总数为1-20的烷氧基和取代的碳原子总数为1-20的烷氧基均为直链、支链或环状；

所述R₁均为-COOCH₃或-COOC(CH₃)₃-t，R₂、R₃、R₄和R₅均为氢。

3.一种制备权利要求1或2所述式I所示环丙烷富勒烯衍生物的方法，包括如下步骤：

1)将式IV所示化合物与强碱进行亲核加成反应，反应完毕得到式V所示化合物；

式IV        式V

所述式IV和式V中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅和R₁₆的定义与权利要求1相同；

2)将所述式V所示化合物与富勒烯进行亲和反应，反应完毕后，将反应体系用作淋洗剂进行硅胶柱层析，依次得到n为1、n为2和n为3的式I所示环丙烷富勒烯衍生物；

所述富勒烯为富勒烯C₆₀、富勒烯C₇₀或金属内嵌富勒烯；其中，所述金属内嵌富勒烯中，金属选自钪、镥、镧和钇中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，强碱选自甲醇钠、甲醇钾、氢氧化钾、氢氧化钠、丁醇钠和丁醇钾中的至少一种。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述式IV所示化合物、强碱与富勒烯的投料摩尔用量比为1∶1-2∶0.3-2，具体为1∶1.04∶1。

6.根据权利要求3-5任一所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，式IV所示化合物与强碱反应步骤中，温度为50-70℃，具体为60℃，时间为15分钟至2小时。

7.根据权利要求3-6任一所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述式V所示化合物与富勒烯的投料摩尔用量比为1∶1-2∶0.3-2，具体为1∶1.04∶1。

8.根据权利要求3-7任一所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述亲和反应步骤中，温度为80-150℃，具体为120℃，时间为2-24小时，具体为8小时。

9.根据权利要求3-8任一所述的方法，其特征在于：所述硅胶柱层析步骤中，硅胶的目数为200-400目，具体为200-300目或300-400目；或，

所述淋洗剂为由体积比为1∶10的二硫化碳和石油醚组成的混合溶剂。

10.权利要求1或2所述式I所示环丙烷富勒烯衍生物在制备有机太阳能电池、有机场效应晶体管或有机光导体材料中的应用；

含有权利要求1或2所述式I所示环丙烷富勒烯衍生物的有机太阳能电池、有机场效应晶体管或有机光导体材料。