[发明专利]一种具有含氟烷基链的噻吩并[3,4‑b]噻吩单元的共轭聚合物及制备方法与应用

权利要求书

1.式I所示共轭聚合物：

式I中，R₁为C₁～C₅₀的直链或支链烷基；

R₂和R₃独立地选自H、卤素和C₁～C₁₀的直链或支链烷基中的一种；

Ar为取代或未取代的芳香基，所述芳香基选自单环芳香基、双环芳香基和多环芳香基中的一种；

所述取代的芳香基中，取代基的个数为1-4；

所述取代基独立地选自C₁～C₅₀的直链或支链烷基和C₁～C₅₀的烷氧基中的一种；

a为1-10的整数；

b为1-50的整数；

x:y＝1-50:1；

n为聚合度，n为5-500的整数。

2.根据权利要求1所述的式Ⅰ所示共轭聚合物，其特征在于：所述Ar为如下基团：

其中，A和B独立地选自S、O和Se中的任意一种；

R和R’独立地选自氢、C₁～C₅₀的烷基和C₁～C₅₀的烷氧基中的至少一种。

3.一种制备权利要求1或2所述的式Ⅰ所示共轭聚合物的方法，包括下述步骤：在惰性气氛中，在钯催化剂以及膦配体作用下，将式Ⅲ所示化合物与式Ⅱ所示化合物、式Ⅳ所示化合物进行反应，即得到式Ⅰ所示化合物；

式Ⅱ中，R₁的定义同权利要求1；

式Ⅱ中，R₂的定义同权利要求1；

式Ⅱ中，X为溴或碘；

式Ⅲ中，Ar的定义同权利要求1；

Y为三烷基锡基或硼酸酯基；

式Ⅳ中，R₃的定义同权利要求1；

式Ⅳ中，X为溴或碘；

式Ⅳ中，a、b的定义均同权利要求1。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述钯催化剂为四(三苯基膦)钯、二(三苯基膦)二氯化钯、三(二亚苄基丙酮)二钯和二(二亚苄基丙酮)钯中的至少一种；

所述膦配体为三苯基膦、三(邻甲苯基)膦和三(呋喃基)膦中的至少一种；

所述式Ⅲ所示化合物与式Ⅱ所示化合物、式Ⅳ所示化合物、钯催化剂和膦配体的投料摩尔用量比依次为1.02-2：1：0.02-1：0.01-0.1：0.08-0.8；

所述反应的温度为90℃～110℃，时间为50～80小时。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述式Ⅳ所示化合物是通过包括下述步骤的方法制备得到的：在活性剂的作用下，将式Ⅴ所示化合物与式Ⅵ所述化合物进行酰胺化反应，即得，

式Ⅴ中，R₃的定义同权利要求1；

式Ⅴ中，X为溴或碘；

式Ⅵ中，a、b的定义均同权利要求1。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述活性剂为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和4-二甲氨基吡啶；

所述式Ⅴ所示化合物与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶和式Ⅵ所示化合物的摩尔比为1:1～50:0.1～50:1～50；

所述反应的温度为0℃-30℃，时间为6-24小时。

7.一种半导体组合物，由权利要求1所述的式I所示共轭聚合物和掺加剂组成；

所述掺加剂为富勒烯和富勒烯衍生物中的至少一种；

所述半导体组合物中，所述式I所示共轭聚合物与掺加剂的质量比为1:0.5～10。

8.权利要求1所述的式I所示共轭聚合物或权利要求7所述的半导体组合物在制备有机场效应晶体管和有机太阳能电池中的应用。

9.一种有机场效应晶体管，其半导体层由权利要求1所述的式I所示共轭聚合物或由权利要求7所述的半导体组合物制成。

10.一种有机太阳能电池，其半导体层由权利要求1所述的式I所示共轭聚合物或由权利要求7所述的半导体组合物制成。