[发明专利]一种A-π-D-π-A型咔咯类给体光伏材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种A-π-D-π-A型咔咯类给体光伏材料，其特征在于，具有以下化学结构：

其中，每个A彼此相同或不同，各自独立地表示具有共轭结构的吸电子基团；Ar表示氢、烷基、烷氧基、取代或未取代的芳香基团中的一种；M表示金属元素或3个氢元素。

2.根据权利要求1所述的A-π-D-π-A型咔咯类给体光伏材料，其特征在于，所述Ar为以下结构的一种：

其中，R₁和R₂是含碳数为0-20的烷基或烷氧基，碳数为0时，R₁和R₂是氢或羟基。

3.根据权利要求1所述的A-π-D-π-A型咔咯类给体光伏材料，其特征在于，所述A为以下结构单元中的一种：

其中，R₁和R₂是含碳数为0-20的烷基或烷氧基，碳数为0时，R₁和R₂是氢或羟基。

4.权利要求1～3任一项所述的A-π-D-π-A型咔咯类给体光伏材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在惰性气体的保护下，在酸催化剂的作用下，将5-碘-2-噻吩甲醛和吡咯在避光条件下反应，纯化后形成化合物A：

(2)在惰性气体的保护下，将化合物A与Ar-CHO在避光条件下，使用混合溶剂溶解反应物，在酸催化剂的作用下，反应2±0.5小时萃取，加入氧化剂反应30±10分钟，纯化后形成化合物B：

(3)在惰性气体的保护下，将A-Br与三异丙基硅基乙炔在混合溶剂和催化剂的作用下加热，进行Sonogashira偶联反应，纯化后形成化合物C：

(4)将化合物C脱去保护基团，获得中间产物，并在惰性气体的保护下，将该中间产物和化合物B在混合溶剂和催化剂的作用下加热，进行Sonogashira偶联反应，纯化后即得到所述A-π-D-π-A型咔咯类给体光伏材料(化合物D)：

(5)在室温下将金属盐和化合物D溶于混合溶剂中，避光反应，纯化后即得到所述A-π-D-π-A型咔咯类给体光伏材料：

其中，M表示金属元素。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述酸催化剂为三氟乙酸，用量为5-碘-2-噻吩甲醛物质的量的0.1～0.2倍；反应时间为10±5分钟。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述混合溶剂为水/甲醇，体积比例为1:1～1:2；Ar-CHO的浓度为4～6mmol/L；步骤(2)所述酸催化剂为质量分数为36～38％的浓盐酸，用量为上述水/甲醇混合溶剂体积的0.02～0.04倍，反应温度为20～30℃；

步骤(2)中的萃取剂为二氯甲烷，氧化剂为2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的混合溶剂为四氢呋喃/三乙胺，体积比例为2:1～10:1；所用催化剂为双(三苯基膦)二氯化钯和碘化亚铜，用量均为A-Br物质的量的0.1～0.2倍，反应温度为60～80℃。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述中间产物的结构为：混合溶剂为四氢呋喃/三乙胺，体积比例为2:1～10:1；所用催化剂为三(二亚苄基丙酮)二钯和三苯基膦，用量分别为化合物B物质的量的0.2倍和2倍，反应温度为60～80℃，反应时间为12±4小时。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述金属盐为醋酸铜，混合溶剂为二氯甲烷/甲醇，体积比例为1:1，反应温度为20～30℃，反应时间为3±1小时。

10.权利要求1～3任一项所述A-π-D-π-A型咔咯类给体光伏材料的应用，其特征在于，所述A-π-D-π-A型咔咯类给体光伏材料用于有机太阳能电池的给体材料。