[发明专利]一种膦试剂及其制备方法和在制备喹喔啉类化合物中的应用

说明书

本发明公开了一种膦试剂及其制备方法和在制备喹喔啉类化合物中的应用，该膦试剂中含有聚酰亚胺链段，由至少一种四羧酸二酐与至少一种二胺进行酰胺化反应，然后经封端、亚胺化得到。本发明膦试剂可以用于制备喹喔啉类化合物，使用本发明膦试剂的喹喔啉类化合物制备方法简单，反应条件温和，收率高，纯度高，解决了喹喔啉类化合物规模化生产过程中存在的柱层析纯化难题，简化了纯化工艺，节省了人力物力，更适合规模化生产，促进了聚合物太阳电池给体光伏材料PTQ系聚合物的产业化。

技术领域

本发明涉及一种膦试剂及喹喔啉类化合物的制备方法，具体涉及一种含有聚酰亚胺链段的膦试剂及该膦试剂的制备方法，还涉及该膦试剂制备聚合物给体光伏材料的关键单体——喹喔啉类化合物的制备方法。

背景技术

能源和环境问题是人类当前最迫切需要解决的问题，太阳能利用是解决能源和环境问题的最有效途径。聚合物太阳电池是最新一代的太阳能电池，它由共轭聚合物给体、富勒烯衍生物或非富勒烯衍生物受体的共混薄膜(活性层)夹在ITO透明导电玻璃正极和低功函数金属负极之间所组成，是最新一代的太阳能电池，具有质量轻、柔性好、制备工艺简单、透明度高等优点，在光伏建筑一体化、柔性光伏、可穿戴光伏等领域拥有巨大的潜力。

聚合物太阳电池给体光伏材料是构成其光活性层的p-型共轭聚合物，也是聚合物太阳电池的关键材料之一。现有的高效光伏给体材料普遍分子结构复杂、合成路线冗长、合成产率低且纯化步骤多，导致其价格昂贵而无法实现大规模的制备和商业化的需求。PTQ系聚合物，尤其是聚[噻吩-共-6,7-二氟-2-(2-已基癸基喹喔啉)](以下简称PTQ10)，具有低成本和高性能的双重优势，表现出高的合成可行性和低的合成成本，是目前最有希望成为聚合物太阳电池商业化应用中的聚合物给体材料。

目前文献报道的PTQ系聚合物关键单体喹喔啉系化合物的方法主要有：(1)专利CN108948327A中报道的制备方法，反应完成后需要通过柱层析进行纯化；(2)Chenkai Sun等于2018年在Nature Communications上的题为A low cost and high performancepolymer donor material for polymer solar cells的研究论文。上述制备方法中喹喔啉系列化合物制备工艺复杂，所用膦试剂及副产物与产物极性相近，分离难度系数高，均需要通过分液再柱层析的方法来进行化合物的纯化，耗费大量溶剂与人力，限制了单批次产量，难以实现规模化生产和自动化生产，导致材料成本非常高，严重阻碍聚合物太阳电池给体光伏材料PTQ系聚合物的产业化进程。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种膦试剂，该膦试剂可以用于合成喹喔啉类化合物，解决了喹喔啉类化合物规模化生产过程中存在的柱层析纯化难题，降低了制备工艺要求，简化了纯化工艺，节省了人力物力，更适合规模化生产，促进了聚合物太阳电池给体光伏材料PTQ系聚合物的产业化。

本发明所设计的膦试剂为含有聚酰亚胺链段的膦试剂，该膦试剂可用于合成喹喔啉类化合物，该膦试剂本身以及反应产生的副产物与目标产物在溶剂中的溶解度不同，可以通过简单的分液、过滤等方式实现目标产物的分离和纯化，简化了产物纯化工艺，获得纯度较高、收率较高的PTQ系聚合物关键单体——喹喔啉类化合物，操作简单，实用性强。

第一方面，本发明提供了一种膦试剂，所述膦试剂具有下式(1)所示的结构式：

其中，R₁表示碳原子数2以上的4价有机基团；R₂表示碳原子数2以上的2价有机基团；R₃表示亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基或亚苯基；n表示1～100的整数。

进一步的，R₁可以是脂肪族有机基团和芳香族有机基团中的至少一种，优选的，R₁选自下式Ⅰ所示结构中的至少一种，其中*表示连接位点：