[发明专利]一种含噻吩和噻唑[4,5,b]噻唑结构的二溴化合物及其制备方法

说明书

本发明属于有机合成的技术领域，公开了一种含噻吩和噻唑[4,5,b]噻唑结构的二溴化合物及其制备方法。利用该制备方法可以得到含噻吩和噻唑[4,5,b]噻唑结构的二溴化合物，其产率高达99％，为共轭聚合物PTZ1提供了有效的基础制备材料。同时对代表性的含噻吩和噻唑[4,5,b]噻唑结构的二溴化合物如5a,6a进行了结构的确证，并对其进行了结构表征。

技术领域

本发明属于有机合成的技术领域，具体涉及一种含噻吩和噻唑[4,5,b]噻唑结构的二溴化合物及其制备方法。

背景技术

聚合物太阳电池因其质轻、柔性、结构可调、可溶液加工等特点具有广泛的应用前景，近些年已成为新材料、新能源领域研究的热点之一。聚合物太阳电池主要是由p-型共轭聚合物给体和n-型有机半导体受体共混活性层夹在透明电极和金属顶电极之间所组成。共轭聚合物作为太阳电池的活性层材料，在对于推动光电转换效率的提升起到了至关重要的作用。

例如，共轭聚合物PTZ1(见以下合成式)是一种宽带隙的共轭聚合物，作为一种活性层材料已经被发现在倒置结构的聚合物太阳能电池中，器件的光电转换的效率可达9.3％。共轭聚合物PTZ1的合成主要是含有噻吩和噻唑[4,5,b]噻唑结构的二溴化合物与含有苯并双噻吩结构的有机锡化合物，在钯催化的聚合反应条件下制备(见以下合成式)。由此可见，含有噻吩和噻唑[4,5,b]噻唑结构的二溴化合物对于共轭聚合物PTZ1的制备是及其重要的。但是，通过检索相关文献，没有发现相关文献报道含有噻吩和噻唑[4,5,b]噻唑结构的二溴化合物、制备方法、合成前体的制备方法及其结构表征。

此外，对于具有噻吩和噻唑[4,5,b]噻唑结构的二溴化合物合成路线中涉及一个重要的中间体制备，即：3-烷基噻吩-2-甲醛(烷基可为2-乙基己基或2-丁基辛基)。制备这个化合物的常用方法是在-78℃的条件下，使用正丁基锂或叔丁基锂进行反应，然后继续在-78℃的条件下加入N,N-二甲基甲酰胺进行甲酰化反应。在实验过程中通常使用液氮丙酮混合物来达到-78℃的低温条件。由于液氮丙酮使用的危险性以及液氮来源不广泛，需要特殊存储装置。因此，实验室对于-78℃的低温条件较难达到。

发明内容

本发明提供种一种含噻吩和噻唑[4,5,b]噻唑结构的二溴化合物及其制备方法，利用该方法可以得到含噻吩和噻唑[4,5,b]噻唑结构的二溴化合物，其产率高达99％。

为解决上述技术问题，一种含噻吩和噻唑[4,5,b]噻唑结构的二溴化合物，结构式如下：

其中，R¹为乙基或丁基；R²为丁基或己基。

一种含噻吩和噻唑[4,5,b]噻唑结构的二溴化合物的制备方法，合成路线如下：

其中，R1为乙基或丁基；R2为丁基或己基；THF为四氢呋喃；DMF为二甲基甲酸铵；NBS为N-溴代丁二酰亚胺。

进一步地，所述合成步骤为:

(1)在氮气保护下，在反应瓶中加入镁屑、THF以及碘；接着向反应体系中加入2-乙基己基溴，并且在30℃～50℃下进行反应；随后继续滴加2-乙基-1-溴己烷，维持反应至微沸；滴加完毕后补加THF，并继续回流反应2～4小时；

在另一个装有滴液漏斗的反应瓶中加入3-溴噻吩、Ni(dppp)Cl₂以及THF，用冰水浴冷却至0℃；

将上述制备好的格氏试剂小心的转移至分液漏斗中，缓慢滴加到冷却的反应体系中；滴加完毕后，自然升至室温反应8～24小时；最后进行后处理提纯，反应混合物用稀盐酸淬灭后，用乙酸乙酯萃取，合并有机相，用饱和NaCl洗涤；分液后用无水硫酸镁干燥，减压除去有机溶剂，用硅胶柱层析分离纯化[石油醚]，即得到纯净的化合物B，所述纯净的化合物B为无色液体；