[发明专利]含氟的噻吩并吡咯二酮单体及其共聚物制备方法

权利要求书

1.一种含氟的噻吩并吡咯二酮单体，具有如下结构：

2.一种含氟的噻吩并吡咯二酮-苯并二噻吩共聚物，具有如下结构：

其中，n为10～100的整数；R₁、R₂选自氢；C₁～C₂₀的烷基或苯基。

3.一种含氟的噻吩并吡咯二酮单体及其共聚物制备方法，其特征在于：

在充满惰性气体的无氧环境下将3,4-噻吩二甲酸和二氯亚砜混合后于10～100℃反应1～14小时，冷却至室温，减压蒸馏得到粗产物3,4-噻吩二甲酰氯；

在充满惰性气体的无氧环境下将粗产物3,4-噻吩二甲酰氯和有机溶剂加热溶解，缓慢滴入含有五氟苯胺的甲苯溶液，10～120℃反应1-14小时，冷却至室温，旋蒸，萃取，洗涤，柱层析精制后得到五氟苯基-4H-噻吩[3,4-c]并吡咯4,6-（5H）二酮白色晶体；

在五氟苯基-4H-噻吩[3,4-c]并吡咯4,6-（5H）二酮中加入N-溴代丁二酰亚胺、三氟乙酸与浓H₂SO₄的混合液，避光条件下0～70℃反应1～24h，反应结束后，旋蒸，萃取，洗涤，柱层析精制后得到五氟苯基-4H-噻吩[3,4-c]并吡咯4,6-（5H）二酮溴代物）单体；

在无氧环境下，将苯并二噻吩衍生物单体和五氟苯基-4H-噻吩[3,4-c]并吡咯4,6-（5H）二酮溴代物单体混合，先后加入有机钯催化剂和有机溶剂，于40～110℃反应12～72小时；冷却至室温后将其滴加到无水甲醇中，过滤后得到共聚物粗产物；将粗产物干燥后再分别用甲醇，正己烷和氯仿抽提后得到紫黑色含氟的噻吩并吡咯二酮-苯并二噻吩共聚物固体。

4.根据权利要求3所述的一种含氟的噻吩并吡咯二酮单体及其共聚物制备方法，其特征在于所述的噻吩二甲酰氯粗产物的制备中，3,4-噻吩二甲酸︰五氟苯胺的摩尔比为1:（1.1～3）。

5.根据权利要求3所述的一种含氟的噻吩并吡咯二酮单体及其共聚物制备方法，其特征在于所述的混合液中三氟乙酸和浓硫酸的体积比为1:（0.1～1）。

6.根据权利要求3所述的一种含氟的噻吩并吡咯二酮单体及其共聚物制备方法，其特征在于所述的含有五氟苯胺的甲苯溶液中，五氟苯胺的质量分数比为1:（3～30）。

7.根据权利要求3所述的一种含氟的噻吩并吡咯二酮单体及其共聚物制备方法，其特征在于所述的五氟苯基-4H-噻吩[3,4-c]并吡咯4,6-（5H）二酮溴代物单体的制备中，五氟苯基-4H-噻吩[3,4-c]并吡咯4,6-（5H）二酮：N一溴代丁二酰亚胺：三氟乙酸的摩尔比为1:（2～5）:（10～100）。

8.根据权利要求3所述的一种含氟的噻吩并吡咯二酮单体及其共聚物制备方法，其特征在于所述的苯并二噻吩衍生物单体是指2,6-二(三甲基锡)-4,8-二(2-辛基十一烷基氧基)-苯并二噻吩单体、2,6-二(三甲基锡)-4,8-二庚基-苯并二噻吩单体或2,6-二(三甲基锡)-4,8-二(2-己基壬基氧基)-苯并二噻吩单体。

9.根据权利要求3所述的一种含氟的噻吩并吡咯二酮单体及其共聚物制备方法，其特征在于所述的苯并二噻吩衍生物单体︰含氟的噻吩并吡咯二酮单体:有机钯催化剂的摩尔比为1︰1︰（0.01～0.1）。

10.根据权利要求3所述的一种含氟的噻吩并吡咯二酮单体及其共聚物制备方法，其特征在于所述的所述的有机钯催化剂是Pd₂（dba）₃或Pd（PPh₃）₄；所述的有机溶剂是四氢呋喃、苯、甲苯、氯苯或二氧六环。

11.一种含氟的噻吩并吡咯二酮-苯并二噻吩共聚物在聚合物太阳能电池中应用，其特征在于：在充满惰性气体的无氧环境下，将本发明中的含氟的噻吩并吡咯二酮-苯并二噻吩共聚物与PCBM用邻二氯苯溶解共混后旋涂覆盖上，再蒸镀阴极铝金属，得到聚合物太阳能器件。