[发明专利]结构规整聚噻吩及其合成方法

说明书

本发明公开了一种结构规整聚噻吩的合成方法，包括：将不同烷基或烷氧基取代的噻吩单体、催化剂、配体、碱及添加剂加入经过除水除氧的有机溶剂中，在温度为80‑150°C的条件下聚合反应，从而获得所述结构规整聚噻吩。本发明通过催化剂直接活化噻吩环上的C‑H键进行偶联聚合反应而获得了高分子量和规整度的聚烷基噻吩，不仅工艺简单经济，且可避免有毒产物的排放，同时可减少能耗，降低成本，绿色环保。

技术领域

本发明涉及一种聚噻吩的合成方法，特别涉及一种结构规整聚噻吩及其合成方法，属于导电高分子材料领域。

背景技术

聚噻吩类衍生物是一类重要的导电高分子材料，在有机场效应晶体管、有机光伏等领域有着广泛应用。这类聚合物有着高的迁移率和稳定性，其良好的导电性与材料结构密切相关。根据单体中键接方式的不同，聚噻吩又分为立构规整、半无规和无规结构的聚合物，相对于半无规和无规结构，立构规整结构聚合物材料的各项性能更加优异，因此对高规整度聚噻吩的需求较多，且价格昂贵。

作为一种重要的p型半导体材料，传统的合成聚噻吩的方法为化学或电化学聚合法，但是这些方法不能制备出结构明确的聚合物。后来，人们又开发出过渡金属催化的交叉偶联反应用于合成高分子量和规整度的聚噻吩。然而，这类聚合方法不可避免的需要制备双官能团有机中间体单体，如有机硼、有机镁和有机锡等，这些化合物通常条件下不稳定且很难纯化。另外，合成过程繁琐、路线长，这些不仅增加了操作难度，还对环境造成了污染。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够合成结构规整聚噻吩的新方法，以提高聚合产物分子量和规整度，并达到减少能耗、环境友好的效果。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

一种结构规整聚噻吩的合成方法，包括：将噻吩单体、催化剂、配体及碱加入经过除水除氧的有机溶剂中，在温度为80-150℃的条件下聚合反应6-40h，从而获得所述结构规整聚噻吩；

所述噻吩单体具有如下结构式中的任一种：

其中n为1、2或3，X包括Br或I，R为含碳数为4-20的饱和或不饱和的直链或支链烷基或杂烷基或者由碳数为4-20的饱和的直链或支链烷基或杂烷基修饰的芳基或杂芳基。

所述的催化剂包括Pd₂(dba)₃或Pd₂(dba)₃·CHCl₃。

进一步的，在该合成方法中，还可以添加酸性添加剂来提高反应的收率及产物的规整性，所述的酸性添加剂包括冰乙酸、特戊酸或1-金刚烷酸。

该合成方法还可包括：在所述聚合反应完成后，将反应混合物以三氯甲烷萃取，收集有机相，再依次经洗涤、干燥、减压除去溶剂，再将余留物以甲醇沉淀，获得粗产品，以及利用索氏提取法对粗产品进行处理，获得所述结构规整聚噻吩。

利用前述方法制备的结构规整聚噻吩。

与现有技术相比，本发明的优点包括：采用本发明的合成方法能在低催化剂用量下提高聚噻吩的分子量和规整度，无需制备有机金属试剂中间体，避免了有毒产物的排放，同时可减少能耗，降低成本，利于环保。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例1中聚(3-己基噻吩)的GPC图；

图2是实施例1中聚(3-己基噻吩)的¹H NMR图谱。