[发明专利]基于咔唑十一元稠环平面核D(A-Ar)2

说明书

本发明涉及一类基于咔唑十一元稠环平面核的D(A‑Ar)₂型有机光电化合物及其制备方法和应用。将三元咔唑中心环单元通过偶联噻吩和苯并噻吩衍生物，通过关环反应和偶联反应，获得一类含咔唑基的十一元稠环共轭平面结构芳香化合物的衍生物以及含咔唑多元稠环中心核的D(A‑Ar)₂型线性有机小分子光伏材料。此类十一元大稠环共轭平面结构化合物的衍生物和其对应的D(A‑Ar)₂型线性有机小分子光伏材料具有高的热稳定性和高空穴迁移率。通过此类材料的开发与应用，获得高效的有机太阳能电池、有机电致发光二极管、有机场效应晶体管和有机近红外光电探测器材料。

技术领域

本发明具体涉及分子主链给体核包含咔唑十一元稠环平面核D(A-Ar)₂型线性小分子材料，能够应用于有机光电技术领域。

背景技术

有机太阳能电池因其价廉、质轻和大面积制备等优点已成为光伏领域研究热点。

作为吸收太阳光转换为电能的光敏活性层中的有机小分子给体材料，由于具有纯化简单、单分散性、明确的结构、易于修饰和良好的批次再现性等突出优点，具有较大的市场应用前景。因此，有机太阳能电池引起了越来越多的关注。

目前基于有机小分子太阳能电池材料仍然存在吸收光谱窄、载流子迁移率低、效率不高和稳定性较差等科学问题，需要发展新型的高性能小分子给体材料。

发明内容

本发明目的在于所述的基于咔唑十一元稠环平面核D(A-Ar)₂型有机光电化合物衍生物通过关环和偶联反应得到。提供一种较好的共平面性、宽的紫外吸收和高迁移率的基于咔唑十一元稠环共轭平面核及其D(A-Ar)₂型衍生物结构小分子材料及其在有机光电器件中的应用。该类小分子材料具有明确的分子结构、易于修饰和批次重复性好、良好的分子平面性、较宽的紫外吸收和较高的迁移率等特点，可以提高有机电池器件的电荷收集能力、短路电流、填充因子，在提高电池器件的能量转换效率方面具有重要的潜力。

本发明所述的基于咔唑十一元稠环共轭平面核及其D(A-Ar)₂型衍生物，其主要特点在于：基于咔唑十一元稠环共轭平面中心为给体核(D)，具有吸电子性质的共轭结构为A单元和末端稠环芳烃单元Ar，通过偶链反应构筑D(A-Ar)₂型线性有机小分子衍生物给体材料。

本发明技术方案如下：

含咔唑十一元稠环共轭平面给体核及其D(A-Ar)₂型线性小分子，具有一下结构：

其中，R为独立地选自C₁₆～C₂₀支链烷基；

其中，D为基于咔唑十一元稠环共轭平面中心核，X为S,O或Se原子；

其中，A为具有吸电子性质的共轭单元，所述A共轭单元为噻吩吡咯并吡咯二酮、噻唑吡咯并吡咯二酮、苯基吡咯并吡咯二酮、吡啶吡咯并吡咯二酮、异靛蓝、吡啶异靛蓝、噻吩异靛蓝、双噻吩[3,4-b]吡咯二酮、苝酰亚胺、萘酰亚胺、噻吩[4,5-b]并吡啶酮、双氟-噻吩[4,5-b]并吡啶酮、单氟苯并噻二唑、双氟苯并噻二唑、单氯苯并噻二唑、双氯苯并噻二唑、烷氧基苯并噻二唑、吡啶并噻二唑、单氟苯并硒二唑、双氟苯并硒二唑、单氯苯并硒二唑、双氯苯并硒二唑、烷氧基苯并硒二唑、吡啶并硒二唑、噻吩[3,4-b]并-3-氟-噻吩酯、噻吩[3,4-b]并-3-氯-噻吩酯、噻吩[3,4-b]并-3-氟-噻吩酮、噻吩[3,4-b]并-3-氯-噻吩酮、苯并双噻二唑、苯[2,3-c]吡咯二酮、噻吩[2,3-c]吡咯二酮、苯并二噻吩二酮、双氟苯并三氮唑、双氯苯并三氮唑，氟化、氯化和烷氧基化的喹喔啉以上物质中的一种或者其衍生物中的一种；

进一步，所述A共轭单元具有如下结构中的一种：