[发明专利]侧链悬挂湾位稠合吡咯环型苝酰亚胺的异靛蓝聚合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种侧链悬挂湾位稠合吡咯环型苝酰亚胺的异靛蓝聚合物及其制备方法。其先通过取代反应链接苝酰亚胺的湾位稠合吡咯环与异靛蓝制备单体M1，然后将其与甲基锡共轭单体M2加热聚合制得所述侧链悬挂湾位稠合吡咯环型苝酰亚胺的异靛蓝聚合物。将侧链悬挂湾位稠合吡咯环型苝酰亚胺结构单元引入异靛蓝聚合物给体材料，形成一种新的侧链悬挂苝酰亚胺衍生结构单元的聚合物半导体材料。该聚合物具有良好的溶解性、较高的分子量、良好的热稳定性。

技术领域

本发明属于有机合成领域，涉及一种侧链悬挂湾位稠合吡咯环型苝酰亚胺的异靛蓝聚合物及其制备方法。

背景技术

苝酰亚胺类化合物是有机半导体材料领域中的一种重要小分子受体，异靛蓝类化合物是有机半导体材料领域中的一种重要小分子给体，将有机小分子受体作为侧链单元引入聚合物给体材料形成单组分聚合物活性层是制备聚合物太阳能电池的重要途经。

但目前研究工作主要集中在将垂挂型苝酰亚胺引入侧链，对横挂型苝酰亚胺引入侧链的研究很少。

基于此，本发明设计了将侧链悬挂湾位稠合吡咯环型苝酰亚胺结构单元引入异靛蓝聚合物给体材料，形成一种新的侧链悬挂苝酰亚胺衍生结构单元的聚合物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种侧链悬挂湾位稠合吡咯环型苝酰亚胺的异靛蓝聚合物及其制备方法，相较于其他异靛蓝类聚合物，其创新在于，将苝酰亚胺小分子受体横挂在给体聚合物的侧链当中，形成一种新型的侧链悬挂结构的聚合物。

苝酰亚胺具有大的平面共轭体系，是构建有机小分子受体的典型构筑单元。通常设计形式为将苝酰亚胺结构作为侧链吸电子构筑单元垂直悬挂于主链之上，较纯粹地应用未修饰的苝酰亚胺共轭核。通过修饰分子骨架，调控苝酰亚胺结构单元的聚集态与物化性质，拓展了苝酰亚胺结构单元作为侧链受体应用于构建单一聚合物活性层的可能性。因此，研究苝酰亚胺以其它形式悬挂于聚合物的侧链具有积极意义。

本发明将横挂型苝酰亚胺引入聚合物的侧链中制备得聚合物，其拥有良好的化学稳定性、较高的分子量、良好的溶解性等优点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明第一个目的是保护一种侧链悬挂湾位稠合吡咯环型苝酰亚胺的异靛蓝聚合物，其结构式为：

其中R₁、R₂为不同长度烷基链，n≥1。

本发明第二个目的是保护所述侧链悬挂湾位稠合吡咯环型苝酰亚胺的异靛蓝聚合物的制备方法，其是将单体M1、M2与催化剂三(二亚苄基丙酮)二钯(Pd₂(dba)₃)和配体三(邻甲基苯基)磷(P(o-tolyl)₃)溶于无水有机溶剂中，在惰性气体保护下加热回流聚合，经索式提取进行提纯、真空干燥获得所述聚合物；

其中，单体M1的结构式为：

其中R₁、R₂为不同长度烷基链，n≥1。单体M2的结构为：

所述有机溶剂为甲苯。

所述单体M1的制备方法如下：

(1)在无水无氧以及氩气氛围下，将1当量的溴代烷基链取代的异靛蓝化合物A和2.4当量的湾位稠合吡咯环型苝酰亚胺化合物B溶于有机溶剂N,N-二甲基甲酰胺中，以3当量碳酸钾为催化剂，80℃搅拌反应，经乙酸乙酯萃取后，以二氯甲烷比石油醚体积比为7比1为洗脱剂进行硅胶层析柱提纯得到单体M1。

所述聚合物制备方法如下：