[发明专利]一类吡嗪并二噻吩衍生物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一类吡嗪并二噻吩衍生物及其制备方法，其属于有机光伏领域。

背景技术

有机太阳能电池自被报道以来，由于具有低成本、容易加工、质量轻，可大面积制备柔性器件等优势，已经得到了足够的重视。

太阳能电池器件有单层、双层、本体异质结等结构。由于给受体接触面积大，能量转换效率高，本体异质结结构器件被认为是目前最好的结构。本体异质结结构主要表现在是将给体与受体材料混合制备活性层，这种结构中作为受体材料的主要是富勒烯衍生物。而给体材料又可以分为聚合物和小分子，其中聚合物作为给体的本体异质结结构具有加工简单、器件效率高而被更多研究者重视。太阳能电池的能量转化效率，因不同的给体材料不断被合成出来而不断提高。以聚苯乙烯撑衍生物做给体材料制备的器件如聚[2-甲氧基,5-(3′,7′二甲基-辛氧基)]-对苯撑乙撑能量转化效率可以达到3.3%(Appl.Phys.Lett.2002,80,1288.),以聚3-己基噻吩制备的器件转化效率能达到5%(Appl.Phys.Lett.2005,87,083506.)。最近几年，具有给体（D）-受体（A）结构的共聚物给体材料成为研究的热门，这类材料可以通过选择不同的给体和受体部分共聚达到调节带隙、吸收光谱、和能级的目的。采用D-A结构的材料作为给体，能量转化效率不断被突破，有报道这类材料的倒置器件的转化效率甚至达到了9.2%(Nat.Photonics2012,6,591.)。苯并[1,2-b:3,4-b’]二噻吩（BDT）是在构筑这类共聚物材料时是最成功的一个给体单元，BDT作为构筑单元不仅具有良好的平面性，而且在合成时容易提纯，通过BDT单元作为给体部分与不同的受体部分共聚得到的材料在作为本体异质结太阳能电池材料的给体时，具有带隙窄，迁移率高的优势（Macromolecules,2008,41,6012;J.Am.Chem.Soc.,2009,131,7792;J.Am.Chem.Soc.,2007,129,4112.）。以BDT为给体单元设计构筑的聚合物给体材料使聚合物太阳能电池转化效率不断提高，如2009年报道的以BDT结构为给体单元的转化效率达到7.74%（Nat.Photonics,2009,3,649），2012年报道的BDT作为给体材料构筑单元的倒置器件效率达到了8.8%（Adv.Mater.2012,24,3046）。另外，溶剂的种类，给受体的比例，退火温度等条件对转化效率也有较大的影响。尽管有机太阳能电池器件的能量转化效率已经达到9%左右，但是离商业应用还有一定的距离。新材料的设计成为提高转化效率的关键，寻找新的结构单元去构筑给体材料显得非常有意义。

发明内容

本发明的一个目的是提供取代的吡嗪并二噻吩衍生物及制备方法。

本发明所提供的取代的吡嗪并二噻吩衍生物，结构式如式1所示：

式1

其中：R₁为独立的选自氢、卤、C₁-C₁₈的直链或者支链烷基，C₆-C₁₀的芳基或杂芳基；R₂选自氢、卤、C₁-C₁₈的直链或者支链烷基、C₆-C₁₀芳基或者杂芳基；所述的两个取代基R₁可以相同，也可以不同；所述的两个取代基R₂可以相同，也可以不同。

在本发明的一个优选实施方式中，所述R₁选自C₁-C₁₈的烷基，优选为C₆-C₁₀的直链或者支链烷基；所述的R₂选自氢或者C₁-C₄的直链或者支链烷基。在本发明的另一个优选实施方式中，R₁选自独立的选自C₁-C₁₈的烷基，任选取代的噻吩基，取代苯基，所述的取代基为1-3个独立选自卤素、直链或者直链烷基、硝基、氰基，优选的C₆-C₁₀的烷基；

R₂选自H、Br、烷基、芳基；优选的，所述的芳基选自取代噻吩基，取代苯并噻二唑基、取代噻吩并吡嗪基、取代咔唑基、取代芴基。