[发明专利]氟代喹喔啉化合物

说明书

技术领域

本发明属于有机化学领域，具体涉及一种氟代喹喔啉化合物。

背景技术

喹喔啉及其衍生物因结构中含有两个强亲核能力的氮原子，作为一类新型的缺电单元在光电领域备受关注。通过偶联反应和富电单元形成给体-受体-给体（D-A-D）型聚合物，已经应用于聚合物太阳能电池中。

缺电子单元的最高占有轨道(HOMO)能级是影响聚合物太阳能电池开路电压的主要因素，通过在缺电子单元上引入具有吸电子能力的氟原子降低HOMO能，已经成为提升开路电压的一种有效手段。例如2009年Luping Yu等报道的一类PTB系列材料，当在PTB5的缺电单元上引入氟原子获得PTB4后，后者较前者的HOMO能降低0.11eV，开路电压提高0.08V[J.Am.Chem.Soc.2009,131,7792-7799]，在J.Am.Chem.Soc.2011,133(12)，4625-4631上，You Wei报道了PBnDT-XTAZ，当在缺电单元苯并三唑上引入氟原子后再与相同的富电单元聚合，得到的材料较不含氟材料HOMO能降低0.07eV，开路电压提高0.08V。

因此在喹喔啉这种缺电子单元上引入氟原子制备新型的缺电单元，通过其结构中两端的溴和富电单元聚合制备得到的材料，应用于聚合物光伏电池领域有望获得类似的性能，但是迄今还未见有关此类材料的制备方法和应用的报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于，提供一种氟代喹喔啉化合物，该化合物由于在喹喔啉上引入强吸电特性的氟原子，因此能够降低材料的HOMO能级，从而提升聚合物光伏电池的开路电压。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术解决方案：

公开了一种氟代喹喔啉化合物，其结构通式如式Ⅰ所示：

式中，R₁：为H或F原子；

式中，R₂：间位或对位碳原子数为4到20的直链或支链的烷氧基苯基，或者碳原子数为4到20的直链或支链的2-烷基噻吩基或2,3-二烷基噻吩基；

R₃：H或碳原子数为4到20的直链或支链的烷基；

R₄：H或碳原子数为4到20的直链或支链的烷基；

n=0，1或2。

所述的氟代喹喔啉化合物中优选的化合物A，其结构如式Ⅱ所示：

所述的氟代喹喔啉化合物中优选的化合物B，其结构如式Ⅲ所示：

所述的氟代喹喔啉化合物中优选的化合物C，其结构如式Ⅳ所示：

所述的氟代喹喔啉化合物中优选的化合物D，其结构如式Ⅴ所示：

所述的氟代喹喔啉化合物中优选的化合物E，其结构如式Ⅵ所示：

所述的氟代喹喔啉化合物中优选的化合物F，其结构如式Ⅶ所示：

所述的氟代喹喔啉化合物中优选的化合物G，其结构如式Ⅷ所示：

所述的氟代喹喔啉化合物中优选的化合物H，其结构如式Ⅸ所示：

所述的氟代喹喔啉化合物中优选的化合物I，其结构如式Ⅹ所示：

所述氟代喹喔啉化合物的制备方法，按照如Scheme 1所示的反应方案进行：

Scheme 1氟代喹喔啉衍生物的反应历程

具体合成步骤：

将5或5,6位含氟的4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑溶于无水乙醇中，0℃下分批加入硼氢化钠，然后室温下反应20h，反应结束浓缩除去乙醇，加入适量水，乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸镁干燥，粗品硅胶柱纯化，得到含氟二胺，然后与1,2-二R₂基乙二酮以醋酸为溶剂反应，制得6或6,7位含氟喹喔啉。

将上述6或6,7位含氟喹喔啉与3-R₃基-4-R₄基噻吩三丁基锡通过Stille偶联反应，所得产物以DMF或THF为溶剂，用NBS进行溴代，得到如式I所示的氟代喹喔啉化合物。

本发明的有益效果：