[发明专利]一种二噻吩并环戊二烯衍生物及其制备方法

说明书

本发明属于有机光电材料技术领域，具体涉及一种二噻吩并环戊二烯衍生物及其制备方法。本发明公开的二噻吩并环戊二烯衍生物，结构式为其中R，R’为C₁‑C₂₀的烷基、C₁‑C₁₀烷基取代苯基或C₁‑C₁₀烷基取代噻吩基。将2‑溴噻吩、3‑噻吩甲酸甲酯和碱溶于有机溶剂，在金属催化剂作用下回流反应24小时，然后与有机金属试剂反应，经强酸关环后即可以78‑86％的产率得到二噻吩并环戊二烯衍生物。本发明具有制备新颖、步骤简单、收率高、产物易分离纯化的优点。此外，本发明所涉及的二噻吩并环戊二烯衍生物结构中含有多并稠环，共轭性强，有望用作有机光电材料领域。

技术领域

本发明属于有机光电技术领域，具体涉及一种二噻吩并环戊二烯衍生物及其制备方法。

背景技术

进入21世纪以后，随着世界经济的飞速发展，能源问题逐渐成为各国可持续发展的主要瓶颈，对可再生能源的有效利用成为亟待解决的问题。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能源。目前占主导地位的光伏技术主要基于无机材料，其高昂的材料制备成本以及高能耗的加工工艺限制了它的广泛应用。有机太阳能电池则是一种主要基于有机半导体碳基材料的光伏器件，相对于无机太阳能电池，有机太阳能电池制造成本低廉、材料质量轻、加工性能好，可以利用先进的卷对卷以及喷涂打印技术进行大规模生产，并具有柔性，可以加工成为半透明器件，易于携带，生产过程中能耗低，环境污染少等优点。

自1986年，Tang制备出了第一个基于给体-受体的双层有机太阳能电池器件，实现了光伏技术从无机到有机材料的转换。经过二十余年的发展，众多材料科学家将目光逐渐投向了窄带隙共轭聚合物材料的设计与开发。其中，经典聚合物聚[2,6-(4,4-双(2-乙基己基)-4-氢-环戊[2,1-b；3,4-b’]二噻吩)-交-4,7(2,1,3-苯并噻二唑)](PCPDTBT)的吸收边缘可以达到900nm，基本覆盖了整个可见光区域，基于该材料制备出的有机太阳能电池光电转化率为3.2％[Adv.Mater.,2006,18,2884-2889]。2013年，美国华盛顿大学Alex K Y Jen教授对该材料进行优化，通过引入氟原子，优化后的太阳能电池光电转化效率可以达到6.6％，双结电池达到了8.2％[Macromolecules,2013,46,5497-5503；Adv.Funct.Mater.,2013,23,5084-5090]。而二噻吩并环戊二烯是这种经典聚合物材料的关键材料，其结构式如下：

目前，该类材料主要合成是通过两种途径进行合成：一种是通过3-溴噻吩和N,N-二甲基甲酰氯反应后羰基保护后碘代后经关环得到相应的酮，经水合肼还原后与溴代烷烃在碱的作用下制备而成(Synthesis，2000,1253)；另一种方法是3-溴噻吩与3-噻吩甲醛经加成、氧化、碘代和关环后得到相应酮，再经还原和烷基化制备得到所需产物(Synthesis，2000,1253)。这两种方法涉及低温锂化反应，关环反应需要高温反应，反应条件苛刻，步骤复杂，收率偏低，且只能进行烷基化，芳基化难以进行。随后，也有报道该类化合物通过偶联、氧化、关环获得酮类化合物，简化了反应步骤(CN101830909A)，仍存在还原和烷基化问题。

发明内容

为了克服现有的二噻吩并环戊二烯衍生物制备困难、路线繁琐、条件苛刻等不足和缺陷，本发明提供一种反应步骤少、反应收率高且可进行多元化修饰的二噻吩并环戊二烯衍生物制备方法。

发明构思：通过2-溴噻吩与3-噻吩甲酸甲酯经交叉偶联获得联噻吩衍生物，然后与烷基或芳基活性试剂进行加成反应制备醇类化合物，最终经强酸关环后即可得到所需二噻吩并环戊二烯衍生物。

一种二噻吩并环戊二烯衍生物，其特征在于其结构式为：