CN114907369B - 一种稠环富电子化合物和基于此化合物的非富勒烯受体，及其制备方法和应用 - Google Patents

一种稠环富电子化合物和基于此化合物的非富勒烯受体，及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种式(I)所示的稠环富电子化合物，其制备方法简单，作为受体‑给体‑受体结构非富勒烯受体的给体单元具有更强的给电子能力。基于式(I)化合物进一步合成了式(II)化合物，可作为非富勒烯受体，具有更高的光谱吸收末端，可用于制备光探测器。

Description

一种稠环富电子化合物和基于此化合物的非富勒烯受体，及 其制备方法和应用
技术领域
本发明属于有机光探测器领域，具体涉及一种稠环富电子化合物和基于此化合物的非富勒烯受体，及其制备方法和应用。
背景技术
非富勒烯受体的出现推动了有机光伏的快速发展，逐步将有机太阳能电池的能量转换效率提升至超过17％，同时也展现出对于实现制造高灵敏有机光探测器的巨大潜力。目前商用的无机光探测器存在加工成本高、温度敏感、不兼容柔性基底、需要使用滤光片进行波长选择性探测等诸多缺点。而有机光探测器具有加工简单、光电性质可调、可制成柔性轻薄器件等优点。有机光探测器主要分为光导型、光电二极管型和晶体管型三种类型，其中光电二极管型有机光探测器具有与有机太阳能电池相似的工作原理和器件结构，表现出高响应度、快速响应、宽动态响应范围等特点，受到了广泛关注。目前光电二极管型有机光探测器的研究多基于聚合物-富勒烯体系，其在近红外区往往响应度较低。而对于生物医疗、生物成像、光通信等应用领域，高灵敏的近红外(900nm，甚至1000nm以上)光探测器是十分重要的。当前，基于受体-给体-受体结构的非富勒烯受体材料由于缺乏强给电子单元，其吸收末端往往小于900nm，这对于通过应用强近红外响应的非富勒烯受体来实现制造高灵敏近红外光探测器是不利的。因此，设计合成具有强给电子能力的结构单元，用来发展吸收超过900nm，甚至1000nm的非富勒烯受体，并基于此构筑高灵敏的近红外光探测器是十分必要的。
2017年，丁黎明等通过碳氧桥连的策略制备了一种八稠环主核COi8，通过缩合反应连接缺电子末端得到了一个窄带隙的非富勒烯受体COi8DFIC，其吸收光谱末端达到了984nm。2019年，林乾乾等基于PTB7-Th:COi8DFIC:PC71BM三元体系构筑了反向光电二极管型光探测器器件，实现了0.37A/W(900nm)的高响应度和5.6×1011Jones的比探测率。
由于在受体-给体-受体结构的非富勒烯受体材料中，给体单元的给电子能力往往不足以诱导强的分子内电荷转移以得到吸收超过900甚至1000nm的近红外非富勒烯材料，而少数的实现超过900甚至1000nm的近红外吸收的非富勒烯受体材料往往合成步骤冗长，合成复杂度较高，不利于进一步的结构拓展，实现更长波段的光响应。同时，由于吸收光谱通常不超过900nm，且在近红外区的外量子产率不高，因此较难取得高的近红外响应度。
当前的非富勒烯受体往往吸收末端小于900nm，无法实现超过900甚至1000nm的光响应。少有的实现接近或超过1000nm光谱吸收的非富勒烯受体材料往往需要复杂的合成，其近红外响应度也略显不足。本发明旨在设计并通过简单的路线合成一个极富电子的稠环结构单元。通过该结构单元与缺电子末端缩合反应得到吸收光谱末端超过900甚至1000nm的受体-给体-受体型非富勒烯受体。同时基于该受体制备光电二极管型光探测器，通过器件优化得到高的近红外区外量子产率和响应度，低的暗电流和高的比探测率。
发明内容
本发明提供一种式(I)所示的稠环富电子化合物：
其中，每个R1、R2相同或不同，彼此独立地选自C1-20烷基；A不存在或者选自与噻吩环稠和的C6-14芳环、5-14元杂芳环；
根据本发明的实施方案，每个R1、R2相同或不同，彼此独立地选自C1-10烷基；A不存在或者选自与噻吩环稠和的C6-10芳环、5-10元杂芳环；
根据本发明的实施方案，每个R1、R2相同或不同，彼此独立地选自C1-8烷基；A不存在或者选自与噻吩环稠和的C6-10芳环、5-10元杂芳环；
根据本发明的实施方案，式(I)化合物可以选自以下结构：
其中，
本发明还提供式(I)所示化合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)化合物1与提供基团的化合物反应得到化合物2；
(2)化合物2发生分子间反应得到化合物3；
(3)化合物3与R2X反应得到式(I)所示化合物；
其中，R1、R2和A具有上文所述的定义；X为卤素，例如为Br、I。
根据本发明的实施方案，步骤(2)可以在催化剂存在下进行，所述催化剂可以为钯催化剂，例如为双(三苯基膦)二氯化钯；
根据本发明的实施方案，步骤(2)可以在还原剂存在下进行，所述还原剂可以为锌粉、铁粉；
根据本发明的实施方案，步骤(2)中化合物2、催化剂和还原剂的摩尔比可以为1:(0.5-3):(0.5-5)，例如为1:(1-3):(1.5-3)。
根据本发明的实施方案，步骤(3)可以在碱存在下进行，所述碱可以为有机金属碱，例如为R2Li，示例性为2-乙基己基锂；
根据本发明的实施方案，步骤(3)中化合物3、碱和R2X的摩尔比可以为1:(1.5-5):(1.5-20)，例如为1:(2-3):(5-15)。
本发明还提供基于式(I)化合物合成的式(II)所示的化合物：
其中，R1、R2和A具有上文所述的定义；Ra为缺电子基团，可以选自D单元或者被D单元取代的Q单元；
D单元选自无取代或被一个、两个或更多个Rb取代的A1不存在或者选自与苯环稠和的C6-14芳环；每个Rb相同或不同，彼此独立地C1-20烷基或卤素；
Q单元选自无取代或被一个、两个或更多个Rc取代的 A2不存在或者选自与噻吩环稠和的C6-14芳环或5-14元杂芳环；每个Rc相同或不同，彼此独立地选自C1-12烷基；R3选自CH2、NH、O、S。
根据本发明的实施方案，Ra选自D单元或者被D单元取代的Q单元；
D单元可以选自以下结构：
其中，X1、X2相同或不同，彼此独立地选自氟、氯、溴或碘；
Q单元可以选自以下结构：
其中，R3选自CH2、NH、O、S；R4、R5相同或不同，彼此独立地选自C1-10烷基。
根据本发明的实施方案，Ra可以为：
根据本发明的实施方案，式(II)化合物可以选自以下结构：：
其中，
本发明还提供式(II)所示化合物的制备方法，包括以下步骤：
(4)式(I)化合物与N,N-二甲基甲酰胺反应得到化合物4；
(5)化合物4与能够与醛基反应并提供Ra的化合物反应得到式(II)化合物；
其中，R1、R2、A和Ra具有上文所述的定义。
根据本发明的实施方案，步骤(4)可以在碱存在下进行，所述碱可以为有机金属碱，例如为烷基锂，示例性为甲基锂、正丁基锂、叔丁基锂；
根据本发明的实施方案，步骤(4)中式(I)化合物、N,N-二甲基甲酰胺和碱的摩尔比可以为1:(1.5-5):(1.5-5)，例如为1:(2-3):(2-5)。
根据本发明的实施方案，步骤(5)可以在碱存在下进行，所述碱可以为有机碱，例如选自吡啶、N,N-二甲氨基吡啶、三乙胺、N,N-二异丙基乙胺；
根据本发明的实施方案，步骤(5)中化合物4、碱和能够与醛基反应并提供Ra的化合物的摩尔比可以为1:(1.5-5):(1.5-5)，例如为1:(2-3):(2-3)。
根据本发明的实施方案，步骤(5)中所述能够与醛基反应提供Ra的化合物为靛酮类化合物，优选5,6-二氟-3-(二氰基亚甲基)靛酮。
本发明还提供式(II)所示化合物作为非富勒烯受体的应用，例如作为非富勒烯受体在制备光探测器中的应用。
根据本发明的实施方案，所述非富勒烯受体的最大吸收波长≤2000nm，例如最大吸收波长≤1500nm，例如最大吸收波长为1030nm。
根据本发明的实施方案，所述非富勒烯受体为受体-给体-受体型。
本发明还提供一种光探测器，是通过式(II)所示化合物进行构筑的。
根据本发明的实施方案，所述光探测器为光电二极管型光探测器，优选为光电二极管型反向结构光探测器。
根据本发明的实施方案，所述光探测器的阴极中含有式(II)所示化合物。
根据本发明示例性的实施方案，所述光探测器的阴极为在ITO导电玻璃上涂覆ZnO层作为阴极修饰层，热退火后，涂覆聚合物材料PM6和化合物5b作为活性层，依次溶剂退火、热退火后，真空蒸镀上MoO3和Ag。
有益效果
本发明式(I)化合物作为受体-给体-受体结构非富勒烯受体的给体单元具有更强的给电子能力，能够诱导出强的分子内电荷转移，从而得到吸收超过1000nm的窄带隙的材料。
本发明制备式(I)化合物方法简单仅需3步，而已报道的COi8的合成需要11步(见图7)。进一步通过简单的反应可以得到作为非富勒烯受体的式(II)化合物。
基于COi8主核合成的非富勒烯受体COi8DFIC光谱吸收末端在984nm，而本发明中，基于式(I)化合物合成的式(II)化合物的最大的光谱吸收波长更高，如化合物5b(PDTTIC-4F)分子光谱吸收末端在1030nm，因此从光谱响应角度看，本发明的光谱响应向更长波长方向移动。
基于PTB7-Th:COi8DFIC:PC71BM三元体系的光探测器最大光谱响应度是0.37A/W(900nm)，基于本发明材料与聚合物PM6混合物活性层的光探测器最大光谱响应度达到了0.55A/W，同时能实现1.64nA/cm2的低暗电流密度和2.10×1013Jones的高比探测率。
附图说明
图1为化合物5a(PDTIC-4F)和5b(PDTTIC-4F)薄膜的紫外可见近红外吸收光谱。
图2为PDTIC-4F和PDTTIC-4F薄膜的循环伏安曲线图(乙腈溶液，100mV/s扫描速度)。
图3为基于化合物5b(PDTTIC-4F)的薄膜和厚膜光探测器的外量子产率曲线。
图4基于化合物5b(PDTTIC-4F)的薄膜和厚膜光探测器的光谱响应度曲线。
图5基于化合物5b(PDTTIC-4F)的薄膜和厚膜光探测器的暗电流-电压特征曲线。
图6基于化合物5b(PDTTIC-4F)的薄膜和厚膜光探测器的比探测率曲线。
图7为PDTT和COi8的合成路线对比。
术语和定义
术语“C1-20烷基”应理解为表示具有1～20个碳原子的直链或支链饱和一价烃基。例如，“C1-10烷基”表示具有1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个碳原子的直链和支链烷基，“C1-8烷基”表示具有1、2、3、4、5、6、7或8个碳原子的直链和支链烷基。所述烷基是例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、2-甲基丁基、1-甲基丁基、1-乙基丙基、1,2-二甲基丙基、新戊基、1,1-二甲基丙基、4-甲基戊基、3-甲基戊基、2-甲基戊基、1-甲基戊基、2-乙基丁基、1-乙基丁基、3,3-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、1,1-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、1,3-二甲基丁基或1,2-二甲基丁基等或它们的异构体。
术语“C6-14芳环”应理解为优选表示具有6、7、8、9、10、11、12、13或14个碳原子的与相邻环稠和的芳香性或部分芳香性的单环、双环或三环烃环(“C6-14芳环”)，特别是具有6个碳原子的环(“C6芳环”)，例如苯环；或联苯环，或者是具有9个碳原子的环(“C9芳环”)，例如茚满环或茚环，或者是具有10个碳原子的环(“C10芳环”)，例如四氢化萘环、二氢萘环或萘环，或者是具有13个碳原子的环(“C13芳环”)，例如芴环，或者是具有14个碳原子的环(“C14芳环”)，例如蒽环。当所述C6-14芳环被取代时，其可以为单取代或者多取代。并且，对其取代位点没有限制，例如可以为邻位、对位或间位取代。
术语“5-14元杂芳环”应理解为具有5、6、7、8、9、10、11、12、13或14个环原子—特别是5或6或9或10个碳原子—且其包含1-5个—优选1-3个—独立选自N、O和S的杂原子的与相邻环稠和的单环、双环或三环芳族环基团，并且，另外在每一种情况下可为苯并稠合的。特别地，杂芳环选自噻吩环、呋喃环、吡咯环、噁唑环、噻唑环、咪唑环、吡唑环、异噁唑环、异噻唑环、噁二唑环、三唑环、噻二唑环等以及它们的苯并衍生物，例如苯并呋喃环、苯并噻吩环、苯并噁唑环、苯并异噁唑环、苯并咪唑环、苯并三唑环、吲唑环、吲哚环、异吲哚环等；或吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环、三嗪环等，以及它们的苯并衍生物，例如喹啉环、喹唑啉环、异喹啉环等；或吖辛因环、吲嗪环、嘌呤环等以及它们的苯并衍生物；或噌啉环、酞嗪环、喹唑啉环、喹喔啉环、萘啶环、蝶啶环、咔唑环、吖啶环、吩嗪环、吩噻嗪环、吩噁嗪环等。
术语“卤素”表示氟、氯、溴、碘。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
实施例1
其中，
2a和2b的合成：氮气保护下，向装有1当量双(三苯基膦)二氯化钯和1.5当量锌粉的反应管中加入干燥的甲苯，110℃下搅拌10分钟，然后用注射器将1当量1a(1a的合成见文献Angewandte Chemie International Edition,45,7079–7082.；2006)加入反应液中，在该温度下继续搅拌过夜。待反应液冷却至室温后过滤，将滤液减压旋蒸除去溶剂，最后以石油醚为洗脱剂，通过柱层析分离纯化，得到棕绿色液体2a，收率26.6％。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ6.68(d,J＝4.8Hz,2H),6.36(d,J＝4.8Hz,2H),2.06(dd,J＝2.7,4.1Hz,4H),1.45-1.30(m,18H),0.92-0.88(m,12H).13C NMR(101MHz,CDCl3):δ154.57,141.66,140.06,136.52,125.16,120.26,38.42,33.09,33.01,28.83,26.26,23.05,14.12,10.80.HRMS(MALDI-TOF)calcd for C28H38S2[M]+:438.2415,found 438.2414。参照上述方法，仅将1a替换成1b(1b的合成见文献WO2020012245A1；Journal of the American Chemical Society,127(30),10502-10503；2005；Beilstein Journal of Organic Chemistry,16,2636-2644；2020；Journal of the American Chemical Society,127(30),10502-10503；2005；Synlett,25(1),93-96；2014)，制备得到的2b，棕绿色固体，收率27.1％。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.04(d,J＝5.2Hz,2H),6.96(d,J＝5.3Hz,2H),2.05(dd,J＝4.6,2.6Hz,4H),1.71-1.65(m,2H),1.55-1.32(m,16H),0.97-0.91(m,12H).13C NMR(101MHz,CDCl3):δ144.6,143.1,142.1,141.2,139.0,132.8,124.2,119.9,38.9,33.4,33.2,28.8,26.2,23.1,14.1,10.8.HRMS(MALDI-TOF)calcd for C32H38S4[M]+:550.1851,found 550.1847。
3a和3b的合成：氮气保护，-78℃下，向1当量2a的无水四氢呋喃溶液中逐滴加入2.08当量2-乙基己基锂试剂，在该温度下搅拌半小时，随后再逐滴加入12.08当量2-乙基己基碘试剂，继续在-78℃下反应20分钟。将溶液恢复至室温后倒入饱和氯化铵溶液中，用二氯甲烷萃取三次，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤，旋干滤液后，以正己烷为洗脱剂，快速柱层析分离纯化，得到无色液体3a，无色油状物，收率35％。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.05(d,J＝4.8Hz,2H),6.96(d,J＝4.8Hz,2H),1.83-1.80(m,8H),1.30-0.58(m,60H).13CNMR(101MHz,CDCl3)δ156.41,153.23,139.52,122.76,122.13,52.95,42.01,39.27,34.99,28.40,27.33,22.93,14.04,10.21.HRMS(MALDI-TOF)calcd for C44H72S2[M]+:664.5070,found664.5069。参照上述方法，仅将2a替换成2b，制备得到3b，黄色油状物，收率96.7％。1HNMR(400MHz,CDCl3):δ7.27-7.21(m,4H),1.99-1.87(m,8H),1.15-0.49(m,60H).13C NMR(75MHz,CDCl3)δ153.66,147.20,141.60,139.85,134.26,123.93,120.14,53.70,41.79,35.07,33.36,28.21,26.48,22.82,13.77,10.39.HRMS(MALDI-TOF)calcd for C48H72S4[M]+:776.4511,found 776.4504。
4a和4b的合成：氮气保护，-78℃下，向1当量3a的无水四氢呋喃溶液中逐滴加入5当量正丁基锂溶液(1.6mol/L)，逐渐恢复至室温，搅拌约1小时，随后将反应液降至-78℃，再逐滴加入无水N,N-二甲基甲酰胺，恢复至室温搅拌1小时。随后将溶液倒入饱和氯化铵溶液中，用二氯甲烷萃取三次，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤，旋干滤液后，以石油醚/乙酸乙酯(30/1)为洗脱剂，柱层析分离纯化，得到4a，黄色固体，收率80％。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ9.85(s,2H),7.63(s,2H),1.98-1.83(m,8H),1.25-0.58(m,60H).13C NMR(101MHz,CDCl3):δ182.48,159.22,158.73,148.62,144.31,130.29,77.35,76.98,76.66,53.95,41.89,35.43,34.20,28.35,27.36,22.87,13.96,10.40,9.96.HRMS(MALDI-TOF)calcd forC46H72O2S2[M]+:720.4968,found 720.4963。参照上述方法，仅将3a替换成3b，制备得到4b，橙红色固体，收率89％。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ9.93(s,2H),7.95(s,2H),2.03-1.94(m,8H),1.11-0.51(m,60H).13C NMR(75MHz,CDCl3):δ181.54,156.23,147.72,146.91,141.98,139.80,129.00,53.23,40.69,34.27,32.97,27.12,26.20,22.09,21.73,12.97,12.67,9.25.HRMS(MALDI-TOF)calcd for C50H72O2S4[M]+:832.4410,found 832.4406。
5a和5b的合成：氮气保护下，将5当量5,6-二氟-3-(二氰基亚甲基)靛酮和50当量吡啶加入1当量4a的氯仿溶液中，将反应封管置于75℃油浴中搅拌过夜。待反应液冷却至室温后减压旋干，以氯仿为洗脱剂，通过柱色谱分离纯化，得到5a(PDTIC-4F)，暗红色固体，收率48％。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ8.90(s,2H),8.55(dd,J＝3.5,6.4Hz,2H),7.79(s,2H),7.72-7.68(m,2H),2.03-1.95(m,8H),1.09-0.66(m,60H).13C NMR(101MHz,CDCl3):δ181.54,156.23,147.72,146.91,141.98,139.80,129.00,53.23,40.69,34.27,32.97,27.12,26.20,22.09,21.73,12.97,12.67,9.25.HRMS(MALDI-TOF)calcd for C70H76F4N4O2S2[M]+:1144.5340,found1144.5327。参照上述方法，仅将4a替换成4b，制备得到5b(PDTTIC-4F)，暗红色固体，收率63％。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ8.94(s,2H),8.55(dd,J＝3.4,6.4Hz,2H),8.16(s,2H),7.73-7.69(t,J＝7.6Hz,2H),2.16-2.11(m,8H),1.15-0.52(m,60H).13C NMR(101MHz,CDCl3):δ186.05,160.86,158.19,155.64,153.24,152.01,151.00,147.71,143.93,139.12,137.96,136.78,134.48,121.11,114.85,114.41,112.68,69.20,54.63,35.53,34.01,28.22,27.31,22.83,22.80,14.03,13.72,10.41,10.13.HRMS(MALDI-TOF)calcd for C74H76F4N4O2S4[M]+:1256.4782,found1256.4781。
实施例2光探测器器件的构筑
依次用洗涤剂、去离子水、丙酮和乙醇超声清洗ITO导电玻璃，烘干后，在作为阴极的ITO导电玻璃上涂覆ZnO层作为阴极修饰层(厚度约为20-30nm)，热退火后，再在ZnO层上涂覆聚合物材料PM6与本发明提供的基于富电子稠环主核的受体-给体-受体结构非富勒烯受体材料PDTTIC-4F的混合物作为活性层(通过改变混合物浓度和旋涂的转速获得了活性层厚度分别为80nm，称为薄膜，140nm，称为厚膜)，依次溶剂退火、热退火后，再真空蒸镀上MoO3(厚度约为6nm)和Ag(约70nm)电极。
利用上述获得的分别具有薄膜和厚膜活性层的电极构筑的光探测器进行了外量子效率测试(见图3)、光谱响应度(见图4)、电流-电压特征曲线(见图5)和比探测率(见图6)测试。表明基于本发明材料与聚合物PM6混合物活性层的光探测器最大光谱响应度达到了0.55A/W，同时能实现1.64nA/cm2的低暗电流密度和2.10×1013Jones的高比探测率。
图3：外量子产率(EQE)通过台湾Enlitech公司生产认证的IPCE设备QE-R测试。
图4：响应度(Responsivity，R)根据公式R＝(EQE/100％)*(l/1240)计算，做出的响应度对波长曲线。
图5：暗电流密度-电压曲线是在黑暗环境中，使用Keithley 4200SCS进行测试。
图6：比探测率(Specific detectivity，Dsh *)根据公式Dsh *＝R/(2qJd)1/2计算，得出比探测率对波长曲线。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种式(I)所示的稠环富电子化合物：
其中，每个R1、R2相同或不同，彼此独立地选自C1-10烷基；A不存在或者选自与噻吩环稠和的C6-14芳环、5-14元杂芳环。
2.根据权利要求1所述的稠环富电子化合物，其特征在于，每个R1、R2相同或不同，彼此独立地选自C1-8烷基；A不存在或者选自与噻吩环稠和的C6-10芳环、5-10元杂芳环。
3.根据权利要求1所述的稠环富电子化合物，其特征在于，式(I)化合物所示的稠环富电子化合物选自以下结构：
其中，
EH：
4.权利要求1-3任一项所述稠环富电子化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)化合物1与提供基团的化合物反应得到化合物2；
(2)化合物2发生分子间反应得到化合物3；
(3)化合物3与R2X反应得到式(I)所示稠环富电子化合物；
其中，R1、R2和A具有权利要求1-3任一项所述的定义；X为卤素。
5.式(II)所示的化合物：
其中，R1、R2和A具有权利要求1或2所述的定义；Ra为缺电子基团，选自D单元或者被D单元取代的Q单元；
D单元选自无取代或被一个、两个或更多个Rb取代的A1不存在或者选自与苯环稠和的C6-14芳环；每个Rb相同或不同，彼此独立地选自C1-10烷基或卤素；
Q单元选自无取代或被一个、两个或更多个Rc取代的 A2不存在或者选自与噻吩环稠和的C6-14芳环或5-14元杂芳环；每个Rc相同或不同，彼此独立地选自C1-12烷基；R3选自CH2、NH、O、S。
6.根据权利要求5所述的化合物，其特征在于，D单元选自以下结构：
其中，X1、X2相同或不同，彼此独立地选自氟、氯、溴或碘；
Q单元选自以下结构：
其中，R3选自CH2、NH、O、S；R4、R5相同或不同，彼此独立地选自C1-10烷基。
7.根据权利要求5所述的化合物，其特征在于，Ra为：
8.根据权利要求5-7任一项所述的化合物，其特征在于，式(II)化合物选自以下结构：
其中，
EH：
9.权利要求5-8任一项所述化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(4)权利要求1或2所述式(I)所示的化合物与N,N-二甲基甲酰胺反应得到化合物4；
(5)化合物4与能够与醛基反应并提供Ra的化合物反应得到式(II)化合物；
其中，R1、R2、A和Ra具有权利要求5-8任一项所述的定义。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)在碱存在下进行，所述碱为有机金属碱；
步骤(4)中式(I)化合物、N,N-二甲基甲酰胺和碱的摩尔比为1:(1.5-5):(1.5-5)；
步骤(5)在碱存在下进行，所述碱为有机碱；
步骤(5)中化合物4、碱和能够与醛基反应并提供Ra的化合物的摩尔比为1:(1.5-5):(1.5-5)；
步骤(5)中所述能够与醛基反应并提供Ra的化合物为靛酮类化合物。
11.权利要求5-8任一项所述化合物作为非富勒烯受体的应用。
12.根据权利要求11所述的应用，其特征在于，所述应用是作为非富勒烯受体制备光探测器。
13.根据权利要求11所述的应用，其特征在于，所述非富勒烯受体的最大吸收波长≤2000nm。
14.根据权利要求11所述的应用，其特征在于，所述非富勒烯受体为受体-给体-受体型。
15.一种光探测器，其特征在于，是通过权利要求5-8任一项所述化合物进行构筑的。
16.根据权利要求15所述的光探测器，其特征在于，所述光探测器为光电二极管型光探测器。
17.根据权利要求16所述的光探测器，其特征在于，所述光探测器为光电二极管型反向结构光探测器。
18.根据权利要求15-17任一项所述的光探测器，其特征在于，所述光探测器的阴极中含有权利要求5-8任一项所述式(II)所示化合物。
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