含萘环富勒烯衍生物及其制备方法与应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102911002A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102911002A(43)申请公布日2013.02.06(21)申请号201210406369.3(22)申请日2012.10.23(71)申请人中国科学院化学研究所地址100080北京市海淀区中关村北一街2号(72)发明人王春儒孟祥悦蒋礼舒春英(74)专利代理机构北京纪凯知识产权代理有限公司11245代理人关畅(51)Int.Cl.C07C13/62(2006.01)C07C1/26(2006.01)H01L51/30(2006.01)H01L51/46(2006.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书55页页附图附图11页(54)发明名称含萘环富勒烯衍生物及其制备方法与应用(57)摘要本发明公开了一种含萘环富勒烯衍生物及其制备方法与应用。本发明提供的一种含萘环富勒烯衍生物具有如下所示结构，该衍生物在常见的有机溶剂中具有良好的溶解性，较高的最低未占分子轨道（LUMO）能级，并且具有较高的电子迁移率。本发明提供的含萘环富勒烯衍生物料可以应用于有机太阳能电池、有机场效应晶体管和有机光导体等领域。CN1029ACN102911002A权利要求书1/2页1.式I所示含萘环富勒烯衍生物，式I所述式I中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15和R16均为如下基团a、b或c：a、选自氢原子、卤素原子、氧原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、酯基、氰基、硝基、C1-C20的烷基和C1-C20的烷氧基中的至少一种；b、将所述a基团中的至少一个碳原子被如下基团中的至少一种取代而得的基团：氧原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、酯基、氰基和硝基；c、将所述a基团中的至少一个氢原子被如下基团中的至少一种取代而得的基团：卤素原子、氧原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、酯基、氰基和硝基；环F为富勒烯C60、富勒烯C70、富勒烯C76或富勒烯C84。2.一种制备权利要求1所述式I所示衍生物的方法，包括如下步骤：将式II所示化合物与富勒烯在碘化物存在的条件下进行加成反应，得到所述式I所述衍生物；所述富勒烯为富勒烯C60、富勒烯C70、富勒烯C76或富勒烯C84；式Ⅱ所述式Ⅱ中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8的定义与权利要求1相同。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述反应步骤中，温度为80°C-200°C；时间为1小时-24小时。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于：所述碘化物为碘化钾或碘化钠。5.根据权利要求2-4任一所述的方法，其特征在于：所述式II所示化合物和富勒烯的投料摩尔用量比为2.5:1。6.根据权利要求2-5任一所述的方法，其特征在于：所述反应在溶剂中进行；所述溶剂选自甲苯、邻二甲苯、对二甲苯、邻二氯苯和氯苯中的至少一种。7.权利要求1所述式I所示衍生物作为有机太阳能电池、有机场效应晶体管或有机光2CN102911002A权利要求书2/2页导体材料的应用。3CN102911002A说明书1/5页含萘环富勒烯衍生物及其制备方法与应用技术领域[0001]本发明涉及一种含萘环富勒烯衍生物及其制备方法与应用，属于富勒烯衍生物及其制备与应用领域。背景技术[0002]富勒烯及其衍生物被广泛应用于有机太阳能电池、有机场效应晶体管和有机光导体等电子器件中，其中，富勒烯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)。人们通过对富勒烯碳笼的化学修饰，得到了一系列的富勒烯衍生物，尤其是双加成富勒烯衍生物材料引起研究人员的广泛关注。相比于单加成富勒烯衍生物，双加成富勒烯衍生物可以有效减弱富勒烯碳笼上电子的共轭和离域，从而提高富勒烯衍生物材料的最低未占分子轨道（LUMO）能级。高的LUMO能级使得双加成富勒烯衍生物作为有机太阳能电池受体材料时，可以有效提高太阳能电池器件的开路电压进而提高光电转换效率，在开发高效的有机太阳能电池方面有着非常广阔的实际应用前景。[0003]例如，Blom等将双加成的PCBM（Bis-PCBM）应用于有机太阳能电池（Lenes,M.,etal.,Adv.Mater.,2008,20:2116-2119），发现Bis-PCBM的LUMO能级比PCBM的LUMO能级高约0.1eV，其与聚3-己基噻吩（P3HT）共混构筑的太阳能电池器件开路电压为0.73V，比P3HT:PCBM器件开路电压高约0.15V，同时器件的光电转换效率4.5%明显高于PCBM:P3HT器件效率(3.8%)。李永舫