CN113603868B - 一种基于芳基二卤代物和芳基二锡烷的Stille交叉偶联室温聚合方法 - Google Patents

一种基于芳基二卤代物和芳基二锡烷的Stille交叉偶联室温聚合方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种在室温条件下的基于芳基体系的普适性Stille交叉偶联共聚反应制备有机半导体材料的方法学。采用惰性气体保护，在甲磺酸(三‑叔丁基膦基)(2’‑氨基‑1,1’‑联苯‑2‑基)钯(II)(即P(t‑Bu)3Pd G3)的催化剂作用下，加入磷酸钾作为添加剂，将芳基二卤代物与芳基二锡烷置于四氢呋喃或甲苯中，并在室温条件下进行反应，得到混合物。将混合物滴入甲醇中沉淀过滤，并将沉淀物采用索氏提取器通过丙酮、正己烷及三氯甲烷分别进行提取，将三氯甲烷提取得到的聚合物溶液浓缩后滴入甲醇中制得高分子量D‑A共轭聚合物。采用本方法制得的共轭聚合物可以应用于有机场效应晶体管、有机太阳能电池、细胞成像和光热、光动力治疗等领域。

Description

一种基于芳基二卤代物和芳基二锡烷的Stille交叉偶联室温 聚合方法
技术领域：
本发明涉有机半导体活性层给体-受体(D-A)共轭聚合物合成的技术领域，具体涉及一种基于芳基二卤代物和芳基二锡烷的Stille交叉偶联室温聚合方法。
背景技术：
有机共轭聚合物由于其在塑料电子中的巨大潜力而备受瞩目，如化学结构可调节性、带隙和光吸收可调控性、电荷传输迁移率优良、可柔性制备性和溶液可加工性等优点。无缺陷、结构完美交替的π-共轭D-A共聚物，比存在结构缺陷的D-A共聚物，电荷传输性能更加优异。
D-A共轭聚合物传统的制备方法，是以三(二亚苄基丙酮)二钯及双(三-o-甲苯磷)钯(0)体系(即Pd2(dba)3/P(o-tol)3体系)或四(三苯基膦)钯体系(即Pd(PPh3)4体系)为催化剂，将芳基二卤代物和芳基二锡烷在加热和氮气保护条件下进行Stille交叉偶联聚合反应。在该条件下，不仅增大了反应所需的能耗，更有可能会使共聚物产生结构缺陷。而结构缺陷的产生，会使D-A共聚物的电荷迁移率降低。因而如何在室温条件下实现无缺陷或者低缺陷的共聚物，成为有机半导体领域里亟待解决的问题。
发明内容：
针对上述问题，本发明提供了一种以芳基二卤代物为亲电试剂，以芳基二锡烷为亲核试剂的Stille交叉偶联聚合方法，该方法以甲磺酸(三-叔丁基膦基)(2’-氨基-1,1’-联苯-2-基)钯(II)(即P(t-Bu)3Pd G3)为催化剂，以磷酸钾为添加剂，在常温条件下实现Stille交叉偶联共聚反应。
本发明是基于芳基二卤代物为亲电试剂、芳基二锡烷为亲核试剂的Stille交叉偶联共聚反应。反应通式如下：
其中，Ar1和Ar2表示相同或不同的芳基体系；
其中，n表示聚合度；
其中，X表示卤素，优选为氯、溴、碘；
其中，Ra和Rb各自独立地表示氢或C1-C30烷基，优选为C1-C20烷基，更优选为C1-C10烷基；
其中，所述的碱性条件为Cs2CO3,K3PO3,Na2CO3,NaHCO3,NaOH的任意一种或其组合；
其中，所述的溶剂选自THF，DMSO,DMF,二氧六环，二氯化碳，氯仿，甲醇，乙醇，甲苯，丙酮，正己烷中的任意一种或其组合；
其中，P(t-Bu)3Pd G3的结构式为：
在本发明的方法中，其中，芳基二卤代物为下列任意一种化合物：
其中，X为氯原子、溴原子或碘原子。R,R1,R2,R3为独立的氢或C1-C30的烷基，其中包括碳原子总数为6-16的直链烷基包括：正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基；以及碳原子总数为8–30的支链烷基包括：2-乙基己基，2-乙基辛基，2-丁基己基、2-己基辛基、4-己基癸基、3-己基十一烷基、2-辛基癸基、2-辛基十二烷基、3-辛基十三烷基、2-癸基十二烷基、2-癸基十四烷基、3-癸基十五烷基、2-十二烷基十六烷基、4-辛基十四烷基、4-癸基十六烷基、4-己基癸基、4-辛基十二烷基、4-癸基十四烷基、4-十二烷基十六烷基。
在本发明的方法中，其中，所述的芳基二锡烷为下列任意一种化合物：
R,R1,R2为独立的氢或C1-C30的烷基，其中包括碳原子总数为6-16的直链烷基包括：正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基；以及碳原子总数为8–30的支链烷基包括：2-乙基己基，2-乙基辛基，2-丁基己基、2-己基辛基、4-己基癸基、3-己基十一烷基、2-辛基癸基、2-辛基十二烷基、3-辛基十三烷基、2-癸基十二烷基、2-癸基十四烷基、3-癸基十五烷基、2-十二烷基十六烷基、4-辛基十四烷基、4-癸基十六烷基、4-己基癸基、4-辛基十二烷基、4-癸基十四烷基、4-十二烷基十六烷基。
发明是基于芳基二卤代物与芳基二锡烷在P(t-Bu)3Pd G3的催化作用下实现的，具体合成方法为：
将1当量的芳基二卤代物、1当量的芳基二锡烷、P(t-Bu)3Pd G3(10mol％)和1当量的磷酸钾放入到反应瓶中。置换氮气三次后，加入干燥的四氢呋喃或甲苯(使溶液的浓度保持在0.05M)。室温搅拌24小时(部分体系可能延长至72小时)后，加入甲醇使沉淀析出。过滤之后，将滤饼依次分别用丙酮、正己烷和三氯甲烷进行索氏提取。三氯甲烷提取液经浓缩后用甲醇析出沉淀。沉淀过滤、干燥之后，即为目标聚合物。
本发明的优点在于：
(1)反应在室温条件下进行，反应所需的能耗低，可以大幅降低合成成本；
(2)反应在室温条件下进行，使得实验室安全以及工业生产中的安全有了有效保障；
(3)反应的速度快，在三十分钟内即达到上万的分子量；
(4)反应的普适性强，可以有效应用于众多缺电子或富电子的芳香体系的高分子共轭结构构筑中；
(5)相对于加热的Stille聚合反应，本合成方法学所制备的共轭高分子聚合物的结构缺陷大幅降低；
(6)反应可以应用于一克级以上的反应体系，获得与微量反应等价的分子量。
具体实施方式：
实施例1
在氮气保护下，将2,5-双(三甲基锡基)硒吩(23.0mg，0.05mmol)、3,6-双(5-溴噻吩基)-2,5-双(2-癸基十四烷基)吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮(56.4mg，0.05mmol)、P(t-Bu)3Pd G3(2.9mg，0.005mmol)和磷酸钾(10.6mg，0.05mmol)放入反应瓶中。加入1.0mL四氢呋喃后，在室温条件下搅拌24小时。加入20.0mL甲醇后，将生成的沉淀过滤。然后将沉淀出来的聚合物依次分别用丙酮、正己烷和三氯甲烷进行索氏提取。将三氯甲烷提取后所得溶液浓缩，然后用20.0mL甲醇沉淀出聚合物，过滤、烘干即可得到黑绿色聚合物固体(52.2mg，95％)。1H NMR(500MHz,CDCl3)：δ9.27-8.86(br,2H),7.49-6.73(br,4H),4.62-3.47(br,4H),2.07-1.96(br,2H),1.85-0.98(br,80H),0.99-0.68(br,12H)。GPC:Mn 39.4kDa,Mw88.9kDa,元素分析计算值{(C66H104N2O2S2Se)n}：C,72.02；H,9.52；N,2.55。实测值：C,70.21；H,9.21；N,2.46。该聚合物的热分解温度：435℃。最大吸收波长：848nm(三氯甲烷溶液)，871nm(薄膜)。
实施例2
在氮气保护下，将2,5-双(三甲基锡基)硒吩(23.0mg，0.05mmol)、3,6-双(5-溴噻吩-2-基)-2,5-双(2-辛基十二烷基)-2,5-二氢吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮(50.8mg，0.05mmol)、P(t-Bu)3Pd G3(2.9mg，0.005mmol)和磷酸钾(10.6mg，0.05mmol)放入反应瓶中。加入1.0mL四氢呋喃后，在室温条件下搅拌24小时。加入20.0mL甲醇后，将生成的沉淀过滤。然后将沉淀出来的聚合物依次分别用丙酮、正己烷和三氯甲烷进行索氏提取。将三氯甲烷提取后所得溶液浓缩，然后用20.0mL甲醇沉淀出聚合物，过滤、烘干即可得到黑绿色聚合物固体(46.5mg，94％)。1H NMR(500MHz,CDCl3):δ9.26-8.82(br,2H),7.58-6.72(br,4H),4.34-3.65(br,4H),2.09-1.80(br,2H),1.53-0.98(br,64H),0.93-0.74(br,12H)。GPC:Mn32.2kDa,Mw 69.8kDa,元素分析计算值{(C58H88N2O2S2Se)n}：C,70.48；H,8.97；N,2.83。实测值：C,68.88；H,8.75；N,2.66。该聚合物的热分解温度：431℃。最大吸收波长：850nm(三氯甲烷溶液)，875nm(薄膜)。
实施例3
在氮气保护下，将2,5-双(三甲基锡基)硒吩(23.0mg，0.05mmol)、3,6-双(5-溴噻吩[3,2-b]噻吩-2-基)-2,5-双(2-辛基十二烷基)-2,5-二氢吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮(56.4mg，0.05mmol)、P(t-Bu)3Pd G3(2.9mg，0.005mmol)和磷酸钾(10.6mg，0.05mmol)放入反应瓶中。加入1.0mL四氢呋喃后，在室温条件下搅拌24小时。加入20.0mL甲醇后，将生成的沉淀过滤。然后将沉淀出来的聚合物依次分别用丙酮、正己烷和三氯甲烷进行索氏提取。将三氯甲烷提取后所得溶液浓缩，然后用20.0mL甲醇沉淀出聚合物，过滤、烘干即可得到黑绿色聚合物固体(51.5mg，89％)。1H NMR(500MHz,CDCl3):δ9.51-8.63(br,2H),7.51-5.82(br,4H),4.55-3.50(br,4H),2.49-2.11(br,2H),2.09-1.00(br,64H),1.00-0.65(br,12H)。GPC:Mn 11.3kDa,Mw 32.2kDa,元素分析计算值{(C62H88N2O2S4Se)n}：C,67.66；H,8.06；N,2.55。实测值：C,66.66；H,7.96；N,2.40。该聚合物的热分解温度：316℃。最大吸收波长：772nm(三氯甲烷溶液)，834nm(薄膜)。
实施例4
在氮气保护下，将2,5-双(三甲基锡基)硒吩(23.0mg，0.05mmol)、6,6'-二溴-N,N'-(2-辛基十二烷基)-异靛蓝(48.9mg，0.05mmol)、P(t-Bu)3Pd G3(2.9mg，0.005mmol)和磷酸钾(10.6mg，0.05mmol)放入反应瓶中。加入1.0mL四氢呋喃后，在室温条件下搅拌72小时。加入20.0mL甲醇后，将生成的沉淀过滤。然后将沉淀出来的聚合物依次分别用丙酮、正己烷和三氯甲烷进行索氏提取。将三氯甲烷提取后所得溶液浓缩，然后用20.0mL甲醇沉淀出聚合物，过滤、烘干即可得到黑绿色聚合物固体(40.1mg，84％)。1H NMR(500MHz,CDCl3):δ9.93-8.87(br,2H),7.60-7.32(br,2H),7.19-6.92(br,2H),6.89-6.55(br,2H),4.26-3.14(br,4H),2.13-1.81(br,2H),1.76-1.08(br,64H),1.02-0.76(br,12H)。GPC:Mn 77.8kDa,Mw171.1kDa,元素分析计算值{(C60H90N2O2Se)n}：C,75.83；H,9.55；N,2.95。实测值：C,74.95；H,9.43；N,2.84。该聚合物的热分解温度：416℃。最大吸收波长：703nm(三氯甲烷溶液)，715nm(薄膜)。
实施例5
在氮气保护下，将2,5-双(三甲基锡基)硒吩(23.0mg，0.05mmol)、4,9-二溴-2,7-二(2-辛基十二烷基)苯并[lmn][3,8]邻二氮杂菲-1,3,6,8(2H,7H)-四酮(49.1mg，0.05mmol)、P(t-Bu)3Pd G3(2.9mg，0.005mmol)和磷酸钾(10.6mg，0.05mmol)放入反应瓶中。加入1.0mL四氢呋喃后，在室温条件下搅拌72小时。加入20.0mL甲醇后，将生成的沉淀过滤。然后将沉淀出来的聚合物依次分别用丙酮、正己烷和三氯甲烷进行索氏提取。将三氯甲烷提取后所得溶液浓缩，然后用20.0mL甲醇沉淀出聚合物，过滤、烘干即可得到黑紫色聚合物固体(37.7mg，79％)。1H NMR(500MHz,CDCl3):δ9.04-8.96(br,2H),7.70-7.56(br,2H),4.21-4.16(br,4H),2.05-2.01(br,2H),1.57-1.01(br,64H),0.89-0.81(br,12H)。GPC:Mn29.3kDa,Mw 52.6kDa,元素分析计算值{(C58H86N2O4Se)n}：C,73.00；H,9.08；N,2.94。实测值：C,73.43；H,9.18；N,2.75。该聚合物的热分解温度：436℃。最大吸收波长：563nm(三氯甲烷溶液)，628nm(薄膜)。
实施例6
在氮气保护下，将2,5-双(三甲基锡基)硒吩(23.0mg，0.05mmol)、2,6-二溴-4,8-双[(2-辛基十二烷基)氧基]苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩(46.9mg，0.05mmol)、P(t-Bu)3PdG3(2.9mg，0.005mmol)和磷酸钾(10.6mg，0.05mmol)放入反应瓶中。加入1.0mL四氢呋喃后，在室温条件下搅拌24小时。加入20.0mL甲醇后，将生成的沉淀过滤。然后将沉淀出来的聚合物依次分别用丙酮、正己烷和三氯甲烷进行索氏提取。将三氯甲烷提取后所得溶液浓缩，然后用20.0mL甲醇沉淀出聚合物，过滤、烘干即可得到黑紫色聚合物固体(24.2mg，53％)。1HNMR(500MHz,CDCl3):δ7.53-7.29(br,2H),4.91-3.71(br,2H),4.30-3.90(br,4H),2.03-1.78(br,2H),1.75-1.09(br,64H),1.04-0.72(br,12H)。GPC:Mn 50.1kDa,Mw 136.7kDa,元素分析计算值{(C54H86O2S2Se)n}：C,71.25；H,9.52。实测值：C,70.34；H,9.07。该聚合物的热分解温度：445℃。最大吸收波长：511nm(三氯甲烷溶液)，547nm(薄膜)。
实施例7
在氮气保护下，将2,5-双(三甲基锡基)硒吩(23.0mg，0.05mmol)、2,7-二溴-4,4,9,9-四十六烷基-4,9-二氢-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩(65.9mg，0.05mmol)、P(t-Bu)3Pd G3(2.9mg，0.005mmol)和磷酸钾(10.6mg，0.05mmol)放入反应瓶中。加入1.0mL四氢呋喃后，在室温条件下搅拌72小时。加入20.0mL甲醇后，将生成的沉淀过滤。然后将沉淀出来的聚合物依次分别用丙酮、正己烷和三氯甲烷进行索氏提取。将三氯甲烷提取后所得溶液浓缩，然后用20.0mL甲醇沉淀出聚合物，过滤、烘干即可得到红色聚合物固体(61.3mg，95％)。1H NMR(500MHz,CDCl3):δ7.31-7.27(br,2H),6.05-5.41(br,2H),4.73-3.92(br,2H),2.26-1.04(br,120H),0.96-0.80(br,12H)。GPC:Mn 27.1kDa,Mw 77.3kDa,元素分析计算值{(C84H138S2Se)n}：C,78.14；H,10.77。实测值：C,76.55；H,9.67。该聚合物的热分解温度：414℃。最大吸收波长：568nm(三氯甲烷溶液)，573nm(薄膜)。
实施例8
在氮气保护下，将2,5-双(三甲基锡基)噻吩(20.6mg，0.05mmol)、2,7-二溴-4,4,9,9-四十六烷基-4,9-二氢-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩(65.9mg，0.05mmol)、P(t-Bu)3Pd G3(2.9mg，0.005mmol)和磷酸钾(10.6mg，0.05mmol)放入反应瓶中。加入1.0mL四氢呋喃后，在室温条件下搅拌72小时。加入20.0mL甲醇后，将生成的沉淀过滤。然后将沉淀出来的聚合物依次分别用丙酮、正己烷和三氯甲烷进行索氏提取。将三氯甲烷提取后所得溶液浓缩，然后用20.0mL甲醇沉淀出聚合物，过滤、烘干即可得到红色聚合物固体(59.1mg，95％)。1H NMR(500MHz,CDCl3):δ7.26-7.17(br,2H),7.16-7.11(br,2H),7.10-7.04(br,2H),1.08-1.03(br,120H),0.94-0.81(br,12H)。GPC:Mn 26.3kDa,Mw 65.0kDa,元素分析计算值{(C84H138S3)n}：C,81.09；H,11.18。实测值：C,80.89；H,10.97。该聚合物的热分解温度：435℃。最大吸收波长：549nm(三氯甲烷溶液)，552nm(薄膜)。
实施例9
在氮气保护下，将2,5-双(三甲基锡基)噻吩(20.6mg，0.05mmol)、3,6-双(5-溴噻吩基)-2,5-双(2-癸基十四烷基)吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮(56.4mg，0.05mmol)、P(t-Bu)3Pd G3(2.9mg，0.005mmol)和磷酸钾(10.6mg，0.05mmol)放入反应瓶中。加入1.0mL四氢呋喃后，在室温条件下搅拌72小时。加入20.0mL甲醇后，将生成的沉淀过滤。然后将沉淀出来的聚合物依次分别用丙酮、正己烷和三氯甲烷进行索氏提取。将三氯甲烷提取后所得溶液浓缩，然后用20.0mL甲醇沉淀出聚合物，过滤、烘干即可得到黑绿色聚合物固体(43.7mg，83％)。1H NMR(500MHz,CDCl3):δ9.11-8.64(br,2H),7.17-6.81(br,4H),4.27-3.69(br,4H),1.99-1.87(br,2H),1.68-1.05(br,80H),0.93-0.79(br,12H)。GPC:Mn 37.8kDa,Mw71.2kDa,元素分析计算值{(C66H104N2O2S3)n}：C,75.23；H,9.95；N,2.66。实测值：C,75.59；H,9.88；N,2.61。该聚合物的热分解温度：433℃。最大吸收波长：814nm(三氯甲烷溶液)，848nm(薄膜)。
实施例10
在氮气保护下，将2,5-双(三甲基锡基)呋喃(19.8mg，0.05mmol)、3,6-双(5-溴噻吩基)-2,5-双(2-癸基十四烷基)吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮(56.4mg，0.05mmol)、P(t-Bu)3Pd G3(2.9mg，0.005mmol)和磷酸钾(10.6mg，0.05mmol)放入反应瓶中。加入1.0mL四氢呋喃后，在室温条件下搅拌72小时。加入20.0mL甲醇后，将生成的沉淀过滤。然后将沉淀出来的聚合物依次分别用丙酮、正己烷和三氯甲烷进行索氏提取。将三氯甲烷提取后所得溶液浓缩，然后用20.0mL甲醇沉淀出聚合物，过滤、烘干即可得到黑绿色聚合物固体(46.7mg，90％)。1H NMR(500MHz,CDCl3):δ9.58-8.63(br,2H),7.71-6.35(br,4H),5.18-2.82(br,4H),2.02-1.74(br,2H),7.13-0.98(br,80H),0.98-0.27(br,12H)。GPC:Mn 43.6kDa,Mw80.5kDa,元素分析计算值{(C66H104N2O3S2)n}：C,76.39；H,10.10；N,2.70。实测值：C,75.71；H,9.84；N,2.63。该聚合物的热分解温度：446℃。最大吸收波长：797nm(三氯甲烷溶液)，815nm(薄膜)。
实施例11
在氮气保护下，将(4,8-双(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基)双(三甲基锡烷)(45.3mg，0.05mmol)、3,6-双(5-溴噻吩基)-2,5-双(2-癸基十四烷基)吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮(56.4mg，0.05mmol)、P(t-Bu)3Pd G3(2.9mg，0.005mmol)和磷酸钾(10.6mg，0.05mmol)放入反应瓶中。加入1.0mL四氢呋喃后，在室温条件下搅拌72小时。加入20.0mL甲醇后，将生成的沉淀过滤。然后将沉淀出来的聚合物依次分别用丙酮、正己烷和三氯甲烷进行索氏提取。将三氯甲烷提取后所得溶液浓缩，然后用20.0mL甲醇沉淀出聚合物，过滤、烘干即可得到黑绿色聚合物固体(68.1mg，88％)。1H NMR(500MHz,CDCl3):δ9.49-8.92(br,2H),8.13-6.77(br,8H),4.43-3.64(br,4H),3.29-2.85(br,4H),2.11-1.80(br,4H),1.80-0.98(br,96H),0.98-0.78(br,24H)。GPC:Mn 31.4kDa,Mw83.0kDa,元素分析计算值{(C96H142N2O2S6)n}：C,74.46；H,9.24；N,1.81。实测值：C,74.12；H,9.07；N,1.81。该聚合物的热分解温度：434℃。最大吸收波长：756nm(三氯甲烷溶液)，770nm(薄膜)。
实施例12
在氮气保护下，将5,5’-双(三甲基锡基)-2,2’-二噻吩(24.7mg，0.05mmol)、4,9-二溴-2,7-二(2-辛基十二烷基)苯并[lmn][3,8]邻二氮杂菲-1,3,6,8(2H,7H)-四酮(49.1mg，0.05mmol)、P(t-Bu)3Pd G3(2.9mg，0.005mmol)和磷酸钾(10.6mg，0.05mmol)放入反应瓶中。加入1.0mL四氢呋喃后，在室温条件下搅拌72小时。加入20.0mL甲醇后，将生成的沉淀过滤。然后将沉淀出来的聚合物依次分别用丙酮、正己烷和三氯甲烷进行索氏提取。将三氯甲烷提取后所得溶液浓缩，然后用20.0mL甲醇沉淀出聚合物，过滤、烘干即可得到黑蓝色聚合物固体(43.3mg，87％)。1H NMR(500MHz,CDCl3):δ8.86-8.42(br,2H),7.74-7.27(br,4H),4.55-3.76(br,4H),2.17-1.83(br,2H),1.79-1.03(br,64H),1.02-0.70(br,12H)。GPC:Mn 29.1kDa,Mw 53.0kDa,元素分析计算值{(C62H88N2O4S2)n}：C,75.26；H,8.96；N,2.83。实测值：C,75.12；H,8.81；N,2.82。该聚合物的热分解温度：486℃。最大吸收波长：651nm(三氯甲烷溶液)，709nm(薄膜)。
上述实施例仅为充分说明本发明而列举的具体实施例，本发明的保护范围以权利要求书的内容为准，而不限于上述具体实施方式。说明书中公开的所有内容，包括摘要，以及公开的所有方法和步骤，都可以任意组合，除非这些特征和/或步骤是相互排斥的组合。说明书中公开每一个技术特征，包括摘要，除非另有说明，都可以被实现相同、等同或类似目的的技术特征所替换。因此，除非另有说明，本发明公开的每个技术特征仅是通常系列中的等同或类似的技术特征的一个实例。本领域的技术人员在本发明基础上所作的不脱离本发明实质内容的等同替代或变换，亦均在本发明的保护范围之内。而这样的修改亦均在本发明的保护范围之内。本申请引用的每个参考文献在此均引用其全文。

Claims (9)

1.一种以芳基二卤代物为亲电试剂，芳基二锡烷为亲核试剂，在催化剂/碱/溶剂条件下制备二芳基偶联聚合物的方法，其中所述的催化剂为甲磺酸(三-叔丁基膦基)(2’-氨基-1,1’-联苯-2-基)钯(II)(即P(t-Bu)3Pd G3)，其特征在于，其结构通式如式I所示：
其中，Ar1和Ar2表示相同或不同的芳基体系；
其中，n表示聚合度；
其中，X表示卤素；
其中，Ra和Rb各自独立地表示氢或C1-C30烷基；
其中，所述的碱为Cs2CO3,K3PO3,Na2CO3,NaHCO3,NaOH的任意一种或其组合；其中，所述的溶剂选自THF，DMSO,DMF,二氧六环，氯仿，甲醇，乙醇，甲苯，丙酮，正己烷中的任意一种或其组合；
其中，P(t-Bu)3Pd G3的结构式为：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的X表示氯、溴或碘。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的Ra和Rb各自独立地表示为C1-C20烷基。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的Ra和Rb各自独立地表示为C1-C10烷基。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的芳基二卤代物为下列任意一种化合物：
其中，X为氯原子、溴原子或碘原子；
其中，R,R1,R2,R3为独立的氢或C1-C30的烷基，其中包括碳原子总数为6-16的直链烷基包括：正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基；以及碳原子总数为8–30的支链烷基包括：2-乙基己基，2-乙基辛基，2-丁基己基、2-己基辛基、4-己基癸基、3-己基十一烷基、2-辛基癸基、2-辛基十二烷基、3-辛基十三烷基、2-癸基十二烷基、2-癸基十四烷基、3-癸基十五烷基、2-十二烷基十六烷基、4-辛基十四烷基、4-癸基十六烷基、4-辛基十二烷基、4-癸基十四烷基、4-十二烷基十六烷基。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的芳基二卤代物为下列化合物：其中，X为氯原子、溴原子或碘原子。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的芳基二锡烷为下列任意一种化合物：
其中，R0,R1,R2为独立的氢或C1-C30的烷基，其中包括碳原子总数为6-16的直链烷基包括：正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基；以及碳原子总数为8–30的支链烷基包括：2-乙基己基，2-乙基辛基，2-丁基己基、2-己基辛基、4-己基癸基、3-己基十一烷基、2-辛基癸基、2-辛基十二烷基、3-辛基十三烷基、2-癸基十二烷基、2-癸基十四烷基、3-癸基十五烷基、2-十二烷基十六烷基、4-辛基十四烷基、4-癸基十六烷基、4-辛基十二烷基、4-癸基十四烷基、4-十二烷基十六烷基。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述方法步骤包括：
(1)采用惰性气体保护，在P(t-Bu)3Pd G3的催化作用下，加入磷酸钾作为添加剂，将芳基二卤代物与芳基二锡烷置于四氢呋喃或甲苯中，进行反应得到混合物；
(2)将混合物滴入甲醇中沉淀过滤，并将沉淀物采用索氏提取器通过丙酮、正己烷及三氯甲烷分别进行提取，将三氯甲烷提取得到的聚合物溶液浓缩后滴入甲醇中，制得具有超过10个重复单元的高分子量D-A共轭聚合物。
9.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述的芳基二卤代物和芳基二锡烷，在室温条件下实现聚合反应。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107099023A (zh) * 2008-10-31 2017-08-29 巴斯夫欧洲公司 用于有机场效应晶体管的二酮吡咯并吡咯聚合物
CN109867631A (zh) * 2017-12-05 2019-06-11 苏州鹏旭医药科技有限公司 一种含有6-甲基尿嘧啶结构化合物的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Li Ling等.Stereospecific Pd-Catalyzed Cross-Coupling Reactions of Secondary Alkylboron Nucleophiles and Aryl Chlorides.《Journal of the American Chemical Society》.2014,第136卷第14027-14030页. *
Nanjia Zhou等.Morphology-Performance Relationships in High-Efficiency All-Polymer Solar Cells.《Advanced Energy Materials》.2014,第4卷(第3期),第1300785/1-1300785/8 页. *

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