[发明专利]一种芳香胺、芳香胺-富勒烯衍生物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种芳香胺、芳香胺-富勒烯衍生物及其制备方法，属于新能源、新材料领域。

背景技术

作为电子受体的富勒烯是目前研究最热门的有机光伏材料之一，被广泛的应用于有机太阳能电池和有机场效应晶体管等电子器件中。其中，C₆₀的衍生物[6,6]-苯-碳61-丁酸甲酯(PCBM)是有机太阳能电池中常用的受体材料（Yu,G.,etal.Science,1995,270:1789-1791）。科学工作者对PCBM修饰，得到一系列的富勒烯衍生物（Li,Y.F.,Zou,Y. P.Adv.Mater.,2008,20,2592），但其性能都没有超过PCBM。目前，限制富勒烯应用的主要因素为其在极性有机溶剂中溶解度较差和能隙较宽。克服上述不足的最好的方法为通过选用合适的极性基团对富勒烯进行化学修饰，从而提高富勒烯在极性溶剂中的溶解度。

使用化学方法引入极性基团的方法很多，其中较好的合成方法为点击化学。点击化学是2001年诺贝尔化学奖获得者美国化学家Sharpless提出的一种快速合成大量化合物的新方法。它具有反应原料易得，产物立体选择性好，产率高，分离简单方便等优点。最为典型的点击反应是用Cu(I)催化的炔基与叠氮基团之间的Huisgen1,3-偶极环加成反应。由于它需要重金属离子催化，对环境造成一定危害。所以，相比之下，不需催化即可快速反应的[2+2]点击化学具有更大的优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一类芳香胺-富勒烯衍生物材料及其制备方法和应用。用[2+2]点击化学修饰芳香胺支链结构，反应无需重金属离子催化，产率高达90%以上，产物易于分离，是一种高效、绿色环保的化学合成方法。Prato反应制备的芳香胺-富勒烯衍生物材料不仅具有优良的溶解性能，易于加工，而且其具有较好的光电性能，克服了富勒烯本身的不足。

本发明一种芳香胺材料，其特征在于，结构如通式（1）所示：

其中，（1）式中，

n为1-20的整数。

一种芳香胺-富勒烯衍生物，其特征在于：所述衍生物结构如通式（2）所示：

其中，（2）式中，

n为1-20的整数。

一种芳香胺及其衍生物，其特征在于：R1_、R₂是可变的基团，其中，R₁为烯基、环己二烯基或氟化环己二烯基中的一种；R₂为C1-C20的烷基、烷氧基、烷基苯、烷氧基苯、氨基苯、烷基联苯或烷氧基联苯中的一种；所述的C1-C20的烷基或烷氧基为支链或支链结构。

一种如权利要求1和2所述芳香胺及其衍生物的制备方法，其特征在于，所述方法如下：

（1）点击反应制备芳香胺化合物：将反应单体二苯炔衍生物溶于邻二氯苯溶剂，并置于反应容器中，加入1-1.2摩尔当量的点击试剂，氩气气氛下，30-200℃反应1-10小时；停止反应后，减压蒸馏除去溶剂邻二氯苯后，采用柱层析的方法纯化，使用的淋洗液为乙酸乙酯：石油醚=（1-10）：1。旋蒸干燥得固体中间单体；

（2）Prato反应制备芳香胺-富勒烯衍生物：将富勒烯C₆₀和肌氨酸置于反应容器中，用邻二氯苯溶解，加入1-2摩尔当量的（1）步骤合成的芳香胺化合物，氩气气氛下，50-200℃回流反应8-15小时。停止反应后，减压蒸馏除去溶剂邻二氯苯后，采用柱层析的方法纯化，使用的淋洗液为乙酸乙酯：石油醚=（1-20）：1，旋蒸干燥得固体中间单体。

总之，本发明具有以下优点：1、本发明制备的芳香胺及芳香胺-富勒烯衍生物具有优良的溶解性能，成膜性能和光电转化效率等优异性能，克服了富勒烯本身的不足，是一种较优良的电子给体材料，可应用于有机太阳能电池领域。2、本发明的制备方法优点在于工艺简便、产率高、成本低廉、应用前景大和可规模化生产等。

附图说明

图1为本发明的制备方法流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明

实施案例一：R₁：none