[发明专利]聚2,9‑二吲哚并吡咯及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于新型功能高分子材料，尤其是一种可溶性聚2,9-二吲哚并吡咯，可广泛用于电致发光、光伏电池、薄膜场效应晶体管和传感领域。

背景技术

自1977年日本科学家白川英树发现聚乙炔导电以来，这种被称为“第四代高分子材料”的导电聚合物以其突出的光电性能吸引了众多科学家进行研究。与具有相同或相近用途的无机材料相比，导电高分子具有轻质、易加工等优点。由于这类材料结构的共轭特性，使它能传输电荷、受激发光、从而能够或可能在许多电子或光电子器件上得到应用，如高分子发光二极管、光伏电池、场效应管等。潜在的应用前景和广泛的应用领域促使科学家竞相研究这类具有光电活性的共轭材料，如聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚苯撑乙烯、聚芴等。

发明内容

本发明的目的在于提一种可溶性聚2,9-二吲哚并吡咯，该聚合物因为芳基上有长链的取代基团而可溶于各种溶剂，适合旋涂或打印成膜，从而在光伏电池、非线性光学和传感领域得到应用。

同时，本发明还提供上述聚2,9-二吲哚并吡咯的合成方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

可溶性聚2,9-二吲哚并吡咯，具有如下结构：

其中，R₁是C6～C20的烷基链；R₂为C6～C20的烷基链或芳香基团，R₁和R₂作用是促进聚合物的溶解；n为≥1的整数。

所述R₁为下列结构中的一种：

C₆H₁₃、C₈H₁₇、C₁₀H₂₁、C₁₂H₂₅、C₁₆H₃₃。

所述R₁为下列结构中的一种：

当R₂为C1～C20的烷基链时，例举结构同R₁，图示如上；当R₂为芳香基团时，所述R₂为下列结构中的一种：

其中，R为C0～C20的烷基或者烷氧基。

所述R为CH₃、C₂H₇、C₄H₉、C₆H₁₃、C₆H₁₃O、C₈H₁₇O、C₁₀H₂₁O、C₁₂H₂₅O、C₁₆H₃₃O或C₂₀H₄₁O。

所述R为下列结构中的一种：

所述聚2,9-二吲哚并吡咯的制备方法：将2,5-二(2-硝基苯)吡咯和亚磷酸三乙酯反应，得到11-烷基/芳基二吲哚并吡咯，进一步烷基化得到5,6-烷基11-烷基/芳基二吲哚并吡咯；然后用溴代丁二酰亚胺(NBS)进行溴化，得到2,9-二溴5,6-烷基11-烷基/芳基二吲哚并吡咯；通过Miyaura反应再将2,9-二溴5,6-烷基11-烷基/芳基二吲哚并吡咯转化为相应的硼酸酯，将2,9-二溴5,6-烷基11-烷基/芳基二吲哚并吡咯和它的硼酸酯进行聚合反应，得到聚2,9-(5,6-烷基11-烷基/芳基)二吲哚并吡咯。

所述聚2,9-二吲哚并吡咯通过Suzuki或者Yamamoto方法聚合。

聚2,9-二吲哚并吡咯的单体含有三个吡咯基团和两个苯环，五个芳基并成大共轭共平面结构。1.该聚合物有利于空穴注入和传输，氧化电位低于0.4V。2.分子链之间容易发生聚集，其单体已经发生了明显聚集。3.聚2,9-二吲哚并吡咯比聚芴类、聚硅芴类和聚咔唑类聚合物带隙窄，可以吸收更多可见光。以上特点使得聚2,9-二吲哚并吡咯成为新型的太阳能电池材料、薄膜场效应晶体管材料、记忆材料和传感材料。