[发明专利]一种基于苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩的化合物及其制备方法

说明书

本发明提供了一种基于苯并[1,2‑b:4,5‑b']二噻吩的化合物，具有如式(Ⅰ)所示的结构，其中，R₁为‑C_nH_2n+1，且R₂为‑C_n+2H_2n+5，n选自1～20的偶数。本发明还提供了一种基于苯并[1,2‑b:4,5‑b']二噻吩的化合物的制备方法。本发明提供的化合物体系中，π电子有更大离域范围，能够使分子间更好地π‑π堆叠，有利于电荷的传输，能够有效提高基于该化合物有机小分子太阳能电池的开路电压及光电转换效率。而且制备方法简单高效，产率高。

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，具体涉及一种基于苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩的化合物及其制备方法。

背景技术

有机小分子太阳能电池是有机太阳能电池重要的研究领域之一，它是以有机小分子材料作为活性材料的太阳能电池，相对于聚合物材料，小分子材料具有以下优点：(1)具有确定的结构和分子量，不存在不同批次材料性能有差异的问题，(2)分子的设计和调控空间大，合成相对简单，(3)能级及带隙易于进行有效调控，(4)载流子迁移率相对较高，见相关文献：Zhao w,Qian D,Zhang S,et al.Fullerene-free polymer solar cells withover 11％efficiency and excellent thermal stability Adv Mater,2016,28:4734-4739；同时通过近些年来对分子的结构的持续优化，有机小分子太阳能电池已经获得了良好光吸收和溶解度改善的材料，同时器件工艺的改进，已经使得此类材料的器件效率有了显著的提高，展现了巨大的发展潜力。

合成新的给体材料是提高电池效率一个重要的途径之一，合成窄带隙的材料有利于更好的吸收太阳光，而降低有机半导体材料带隙的主要方法有：(1)利用分子内给受体单元之间的分子内电荷转移，(2)降低共轭主链的芳香性，鉴于此，许多研究者通过设计合成含有D-A单元的材料调控材料能级，一些研究者已经设计合成含有A-D-A和D1-A-D2-A-D1的小分子材料用于有机小分子太阳能电池，见有关文献：Lin Y,Li Y,Zhan X.Smallmolecule organic semiconductors for high-efficiency organicphotovoltaics.Chem Soc Rev,2012,41:4245-4272。

苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩(BDT)作为合成中间体，因为其具有较大的共轭体系，很好的对称平面性和优越的电荷传输性能，已经得到广泛关注，被研究者用于有机光电材料的合成中，见有关文献：Zhou J,Zuo Y,Wan X,et al.Solution-processed and high-performance organic solar cells using small molecules with a benzodithiopheneunit.J Am Chem Soc,2013,135:8484-8487，为此，基于苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩(BDT)开发出具有D-A结构的小分子材料具有重要的经济价值和社会意义。

发明内容

为了解决上述中的不足，本发明提供了一种基于苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩的化合物及其制备方法，该化合物体系中的π电子有更大离域范围，能够使分子间更好地π-π堆叠，有利于电荷的传输，能够有效提高基于此化合物有机小分子太阳能电池的开路电压及光电转换效率，另外制备苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩的化合物的方法简单高效，产率高。

本发明第一个目的提供一种基于苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩(BDT)的化合物，具有如式(Ⅰ)所示的结构，