【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于化學(xué)，涉及吡咯并吡咯二酮二聚體、三聚體、四聚體的制備方法及其光物理性質(zhì)。
技術(shù)介紹
1、吡咯并吡咯二酮(diketopyrrolopyrrole,dpp)作為一種常見(jiàn)的分子構(gòu)建單元，具有高的介電常數(shù)、高載流子遷移率以及良好的熱/光穩(wěn)定性。使得dpp及其衍生物在有機(jī)光電子材料中具有廣泛的應(yīng)用潛力，包括有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管、有機(jī)光伏、傳感器、雙光子吸收材料等領(lǐng)域。其中單線態(tài)裂分(singlet?fission，sf)作為一種提高光伏效率的策略，其能夠?qū)⒁粋€(gè)單重態(tài)激子分裂為兩個(gè)三重態(tài)激子，使得最大三重態(tài)產(chǎn)率達(dá)到200％，顯著提高太陽(yáng)能的利用效率。dpp具備良好的光、熱穩(wěn)定性(空氣中)，優(yōu)良的可溶液加工性并且價(jià)格應(yīng)低廉等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)高效率sf的理想材料之一。
2、目前sf材料的三線態(tài)壽命較短，限制了其在有機(jī)光伏電池中的應(yīng)用。為了突破這一限制，開(kāi)發(fā)具有長(zhǎng)壽命三線態(tài)的高效率sf材料顯得尤為關(guān)鍵。通過(guò)增加dpp的結(jié)構(gòu)單元數(shù)，合成以dpp為結(jié)構(gòu)單元的單體、二聚體、三聚體和四聚體，可以增強(qiáng)分子間的電子耦合，促進(jìn)激子的離域化，從而提高單線態(tài)裂分的效率。因此設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)以dpp為結(jié)構(gòu)單元的二聚體、三聚體和四聚體對(duì)于提升單線態(tài)裂分效率具有重要的研究和應(yīng)用價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本專利技術(shù)提供了以dpp為結(jié)構(gòu)單元的單體、二聚體、三聚體和四聚及其制備方法。
2、單體化合物(ⅰ)、分子結(jié)構(gòu)示意圖如下：
3、
4、>
5、本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案按照以下步驟進(jìn)行
6、化合物(ⅴ)的制備方法
7、
8、步驟1：取3.0g的3,6-二(2-噻吩基)-2,5-二氫吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮和5.52g的無(wú)水碳酸鉀于250ml三口瓶中，3次抽真空通氮?dú)庵脫Q；
9、步驟2：一次性加入100ml無(wú)水n,n-二甲基甲酰胺，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，混合物加熱到120℃攪拌90分鐘；
10、步驟3：將4.13g溴代異辛烷溶解于裝有50ml無(wú)水n,n-二甲基甲酰胺的常壓滴液漏斗中，待三口瓶中所有的固體溶解后，慢慢滴加；
11、步驟4：將溫度加熱到130℃并保持2小時(shí)；
12、步驟5：旋蒸除去溶劑，固體用80ml二氯甲烷和100ml水進(jìn)行萃取兩次，有機(jī)相用無(wú)水硫酸鈉干燥，蒸干去除二氯甲烷，得暗紅色粗產(chǎn)物；
13、步驟6：步驟5中暗紅色粗產(chǎn)物用二氯甲烷/正己烷(體積比為1:1)過(guò)柱子，第一帶即為產(chǎn)物帶，旋蒸蒸干；
14、步驟7：用二氯甲烷/甲醇(體積比為1:6)進(jìn)行重結(jié)晶，然后過(guò)濾，收集濾紙上暗紅色沉淀，真空40℃干燥一夜，得對(duì)化合物(ⅴ)，產(chǎn)率為60％。
15、化合物(ⅵ)(ⅶ)的制備方法
16、
17、步驟1：將5.0g的化合物(ⅴ)加入用鋁箔紙包裹住的250ml三口瓶中；
18、步驟2：一次性加入100ml三氯甲烷，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，混合物在0℃攪拌30分鐘，直至完全溶解；
19、步驟3：將1.69g?n-溴代丁二酰亞胺溶解于裝有50ml三氯甲烷的常壓滴液漏斗中，常壓滴液漏斗用鋁箔紙包裹，待三口瓶中所有的固體溶解后，慢慢滴加；
20、步驟4：體系反應(yīng)溫度繼續(xù)保持0℃，持續(xù)攪拌24小時(shí)；
21、步驟5：向溶液中加入甲醇淬滅反應(yīng)，旋蒸除去溶劑后，得到深紅色固體。
22、步驟6：步驟5中深紅色粗產(chǎn)物用二氯甲烷/正己烷(體積比為1:1)過(guò)柱子，第一帶即為產(chǎn)物帶(ⅶ)，第二代既為(ⅵ)，旋蒸蒸干；
23、步驟7：將步驟6中收集到的一二代分別用二氯甲烷/甲醇(體積比為1:6)進(jìn)行重結(jié)晶，然后過(guò)濾，收集濾紙上沉淀，真空40℃干燥一夜，得到化合物(ⅵ)，產(chǎn)率為40％，化合物(ⅶ)，產(chǎn)率為30％。
24、化合物(ⅰ)的制備方法
25、
26、步驟1：取120.7mg的化合物(ⅶ)、51.02mg的苯硼酸頻哪醇酯、25mg的三(二亞芐基丙酮)二鈀(0)和32mg的雙(2-二苯基磷苯基)醚于100ml史萊克管中，3次抽真空通氮?dú)庵脫Q；
27、步驟2：取27.64g無(wú)水碳酸鉀于250ml錐形瓶中，加入100ml的去離子水，超聲直至固體完全溶解，配置成2mol/l的碳酸鉀水溶液，用橡膠塞塞住，通氮?dú)獬?0min；
28、步驟3：取100ml甲苯于250ml的單口瓶中，20ml無(wú)水乙醇于100ml的單口瓶中，用橡膠塞塞住，通氮?dú)獬?0min；
29、步驟4：將24ml甲苯、2ml無(wú)水乙醇、0.8ml無(wú)水碳酸鉀加入至史萊克管中，溫度加熱到95℃并保持8小時(shí)；
30、步驟5：旋蒸除去溶劑，固體用80ml二氯甲烷和100ml水進(jìn)行萃取兩次，有機(jī)相用無(wú)水硫酸鈉干燥，蒸干去除二氯甲烷，得到固體；
31、步驟6：步驟5中粗產(chǎn)物用二氯甲烷/正己烷(體積比為1:1)過(guò)柱子，收集主要帶，即為產(chǎn)物帶，旋蒸蒸干；
32、步驟7：用二氯甲烷/甲醇(體積比為1:6)進(jìn)行重結(jié)晶，然后過(guò)濾，收集濾紙上紅色沉淀，真空40℃干燥一夜，得對(duì)化合物(ⅰ)，產(chǎn)率為20％。
33、化合物(ⅱ)的制備方法
34、
35、步驟1：取151.1mg的化合物(ⅵ)、23.41mg的1,2-苯二硼酸雙(頻哪醇)酯、25mg的三(二亞芐基丙酮)二鈀(0)和32mg的雙(2-二苯基磷苯基)醚于100ml史萊克管中，3次抽真空通氮?dú)庵脫Q；
36、步驟2：取27.64g的無(wú)水碳酸鉀于250ml錐形瓶中，加入100ml的去離子水，超聲直至固體完全溶解，配置成2mol/l的碳酸鉀水溶液，用橡膠塞塞住，通氮?dú)獬?0min；
37、步驟3：取100ml甲苯于250ml的單口瓶中，20ml無(wú)水乙醇于100ml的單口瓶中，用橡膠塞塞住，通氮?dú)獬?0min；
38、步驟4：將24ml甲苯、2ml無(wú)水乙醇、0.8ml無(wú)水碳酸鉀加入至史萊克管中，溫度加熱到95℃并保持8小時(shí)；
39、步驟5：旋蒸除去溶劑，固體用80ml二氯甲烷和100ml水進(jìn)行萃取兩次，有機(jī)相用無(wú)水硫酸鈉干燥，蒸干去除二氯甲烷，得到固體；
40、步驟6：步驟5中粗產(chǎn)物用二氯甲烷/正己烷(體積比為2:1)過(guò)柱子，收集主要帶，即為產(chǎn)物帶，旋蒸蒸干；
41、步驟7：用二氯甲烷/甲醇(體積比為1:6)進(jìn)行重結(jié)晶，然后過(guò)濾，收集濾紙上紅色沉淀，真空40℃干燥一夜，得對(duì)化合物(ⅰ)，產(chǎn)率為30％。
42、化合物(ⅷ)的制備方法
43、
44、步驟1：取151.1mg的化合物(ⅶ)、58.52mg的1,2-苯二硼酸雙(頻哪醇)酯、10mg三(二亞芐基丙酮)二鈀(0)和22mg雙(2-二苯基磷苯基)醚于100ml史萊克管中，3次抽真空通氮?dú)庵脫Q；步驟2：本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.通過(guò)反應(yīng)合成吡咯并吡咯二酮基的二聚體、三聚體、四聚體，其中每個(gè)聚合物單元由吡咯并吡咯二酮分子單元通過(guò)共價(jià)鍵連接；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述吡咯并吡咯二酮基單體的結(jié)構(gòu)如式(i)所示，二聚體的結(jié)構(gòu)如式(ii)所示，三聚體的結(jié)構(gòu)如式(iii)所示，四聚體的結(jié)構(gòu)如式(iv)所示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述二聚體化合物(ⅱ)、三聚體化合物(ⅲ)和四聚體化合物(ⅳ)具有以下光物理性質(zhì)：
【技術(shù)特征摘要】
1.通過(guò)反應(yīng)合成吡咯并吡咯二酮基的二聚體、三聚體、四聚體，其中每個(gè)聚合物單元由吡咯并吡咯二酮分子單元通過(guò)共價(jià)鍵連接；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述吡咯并吡咯二酮基單體的結(jié)構(gòu)如式(i)所示，二聚體...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王現(xiàn)元，李希友，劉和元，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)石油大學(xué)華東，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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