CN116969978A - 一种有机化合物及其在有机电子器件中的应用 - Google Patents

一种有机化合物及其在有机电子器件中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN116969978A
CN116969978A CN202310995141.0A CN202310995141A CN116969978A CN 116969978 A CN116969978 A CN 116969978A CN 202310995141 A CN202310995141 A CN 202310995141A CN 116969978 A CN116969978 A CN 116969978A
Authority
CN
China
Prior art keywords
atoms
group
compound
branched
organic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310995141.0A
Other languages
English (en)
Inventor
杨曦
裘伟明
肖立清
罗晓玲
艾田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangzhou Zhuoguang Technology Co ltd
Original Assignee
Guangzhou Zhuoguang Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangzhou Zhuoguang Technology Co ltd filed Critical Guangzhou Zhuoguang Technology Co ltd
Priority to CN202310995141.0A priority Critical patent/CN116969978A/zh
Publication of CN116969978A publication Critical patent/CN116969978A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/20—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising organic-organic junctions, e.g. donor-acceptor junctions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D409/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D409/14—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms containing three or more hetero rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D417/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D415/00
    • C07D417/14—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D415/00 containing three or more hetero rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D519/00—Heterocyclic compounds containing more than one system of two or more relevant hetero rings condensed among themselves or condensed with a common carbocyclic ring system not provided for in groups C07D453/00 or C07D455/00
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/81—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/626—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing more than one polycyclic condensed aromatic rings, e.g. bis-anthracene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/655—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only sulfur as heteroatom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/656—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising two or more different heteroatoms per ring
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6576—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及一种有机化合物，该有机化合物选自七元氮杂环核心，七元氮杂环具有较好的给电子能力；与末端吸电子基团A连接，使其具有好的电荷迁移率以及合适的能级并具有好的化学稳定性，作为小分子受体材料应用于有机太阳能电池中，以提高器件的光电转化效率。

Description

一种有机化合物及其在有机电子器件中的应用
技术领域
本发明涉及有机太阳能电池材料领域，特别是一种有机化合物及其在有机电子器件中的应用。
背景技术
有机太阳能电池(Organic Solar Cells,OPV)因其成本低、质量轻、制备工艺简单及可大面积柔性制备等优势备受全球广泛关注。有机太阳能电池一般由五部分组成：阳极、阳极缓冲层、活性层、阴极缓冲层和阴极，其中活性层一般包含给体材料和受体材料。有机太阳能电池的工作原理是：当太阳光透过透明基底和电极入射到活性层后，给受体材料吸收大于其带隙能量的光子，电子从最高占据分子轨道(HOMO)被激发跃迁至最低未占据分子轨道(LUMO)，同时在HOMO处产生对应的空穴。由于有机材料的相对介电常数较小，此时的电子与空穴以束缚态的激子状态存在。之后，激子扩散到给受体界面处，在能级差的驱动下，激子发生解离，实现电荷分离。随后，在内建电场的作用下，自由的空穴和电子分别沿着给体和受体材料的连续通道传输到达阳极和阴极处，被电极收集而输出到外电路形成电流。因此，活性层材料的选择对于有机太阳能电池器件的效率至关重要。
有机太阳能电池发展的早中期，以PC61BM和PC71BM为代表的富勒烯及其衍生物，由于其具有高的电子亲和势、各向同性的电子传输能力和高的电子迁移率，在电子受体材料中占据了统治地位，这一阶段通常被称为富勒烯时代。然而，富勒烯受体分子结构的局限性导致其可见光区吸收较弱，能级可调性差，限制了有机太阳能电池的效率提升。近年来，非富勒烯受体材料的出现，从一定程度上克服了富勒烯受体的不足，大大提升了器件的光电转换效率，推动了有机太阳能电池领域的发展。现有的非富勒烯受体材料大多采用大稠环核心，如ITIC、Y6等结构，虽然表现出优异的器件性能，但是结构合成复杂、合成路线太长、反应产率低，合成成本高，严重限制了有机太阳能电池产业化的发展。
因此，需要开发出新型高效率、易合成的有机太阳能电池非富勒烯受体材料，推动有机太阳能电池产业化的发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非稠环受体有机化合物，其合成简单，可作为小分子受体材料应用于有机太阳能电池中，从而提高器件的光电转化效率。
为实现本发明的目的，解决技术方案为：
一种有机化合物，其特征在于：具有如通式(I)所示的结构：
其中，
Ar1、Ar2独立的选自结构式(A-1)、结构式(A-2)、结构式(A-3)、结构式(A-4)，或者其组合：
其中，W选自O、S、CR11R12或NR13；
R0-R13每次出现，独立地选自：-H、-D、具有1至20个C原子的直链烷基、具有1至20个C原子的直链烷氧基、具有1至20个C原子的直链烷硫基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷氧基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷硫基、甲硅烷基、具有1至20个C原子的酮基、具有2至20个C原子的烷氧基羰基、具有7至20个C原子的芳氧基羰基、氰基、氨基甲酰基、卤甲酰基、甲酰基、异氰基、异氰酸酯基、硫氰酸酯基、异硫氰酸酯基、羟基、硝基、胺基、-Cl、-Br、-F、-I、取代或未取代的具有6至10个环原子的芳香基团、取代或未取代的具有5至10个环原子的杂芳香基团，或上述基团组合形成的基团；
*表示连接位点；
EG1、EG2独立地选自吸电子基团。
相应的，本发明还提供一种混合物，包括上述有机化合物及至少一种有机功能材料，所述有机功能材料选自阳极缓冲层材料、阴极缓冲层材料、活性层给体材料，或活性层受体材料。
相应的，本发明还提供一种电子受体材料，所述电子受体材料选自上述有机化合物或上述混合物。
相应的，本发明还一种有机电子器件，包括至少一功能层，功能层材料选自上述有机化合物或混合物。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：提供一种七元氮杂环有机化合物，七元氮杂环具有较好的给电子能力；与末端吸电子基团A连接，使其具有好的电荷迁移率以及合适的能级并具有好的化学稳定性，作为小分子受体材料应用于有机太阳能电池中，以提高器件的光电转化效率。同时，本发明所保护的化合物原料易得，合成路线简单，制备成本低，可批量制备，具有较好的产业化应用前景。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本申请进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本文所使用的术语“和/或”、“或/和”、“及/或”的选择范围包括两个或两个以上相关所列项目中任一个项目，也包括相关所列项目的任意的和所有的组合，所述任意的和所有的组合包括任意的两个相关所列项目、任意的更多个相关所列项目、或者全部相关所列项目的组合。需要说明的是，当用至少两个选自“和/或”、“或/和”、“及/或”的连词组合连接至少三个项目时，应当理解，在本申请中，该技术方案毫无疑问地包括均用“逻辑与”连接的技术方案，还毫无疑问地包括均用“逻辑或”连接的技术方案。比如，“A及/或B”包括A、B和A+B三种并列方案。又比如，“A，及/或，B，及/或，C，及/或，D”的技术方案，包括A、B、C、D中任一项(也即均用“逻辑或”连接的技术方案)，也包括A、B、C、D的任意的和所有的组合，也即包括A、B、C、D中任两项或任三项的组合，还包括A、B、C、D的四项组合(也即均用“逻辑与”连接的技术方案)。
在本发明中，有机光伏器件、有机太阳能电池、OPV具有相同的含义，可以互换。
在本发明中，芳香基团，芳香族，芳香环系具有相同的含义，可以互换。
在本发明中，杂芳香基团，杂芳香族，杂芳香环系具有相同的含义，可以互换。
在本发明中，“杂原子”为非碳原子，可以为N原子、O原子、S原子等。
在本发明中，“取代”表示被取代基中的一个或多个氢原子被取代基所取代。
在本发明中，同一取代基多次出现时，可独立选自不同基团。如通式含有多个R，则R可独立选自不同基团。
在本发明中，“取代或未取代”表示所定义的基团可以被取代，也可以不被取代。当所定义的基团为被取代时，应理解为所定义的基团可以被一个或多个取代基R取代，所述R选自但不限于：氘原子、氰基、异氰基、硝基或卤素，含有1-20个C原子的烷基、含有3-20个环原子的杂环基、含有6-20个环原子的芳香基团、含有5-20个环原子的杂芳香基团、-NR’R”、硅烷基、羰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、氨基甲酰基、卤甲酰基、甲酰基、异氰酸酯基、硫氰酸酯基、异硫氰酸酯基、羟基、三氟甲基，且上述基团也可以进一步被本领域可接受取代基取代；可理解的，-NR’R”中R’和R”分别独立选自但不限于：H、氘原子、氰基、异氰基、硝基或卤素、含有1-10个C原子的烷基、含有3-20个环原子的杂环基、含有6-20个环原子的芳香基团、含有5-20个环原子的杂芳香基团。优选地，R选自但不限于：氘原子、氰基、异氰基、硝基或卤素、含有1-10个C原子烷基、含有3-10个环原子的杂环基、含有6-20个环原子的芳香基团、含有5-20个环原子的杂芳香基团、硅烷基、羰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、氨基甲酰基、卤甲酰基、甲酰基、异氰酸酯基、硫氰酸酯基、异硫氰酸酯基、羟基、三氟甲基，且上述基团也可以进一步被本领域可接受取代基取代。
在本发明中，“环原子数”表示原子键合成环状而得到的结构化合物(例如，单环化合物、稠环化合物、交联化合物、碳环化合物、杂环化合物)的构成该环自身的原子之中的原子数。该环被取代基所取代时，取代基所包含的原子不包括在成环原子内。关于以下所述的“环原子数”，在没有特别说明的条件下也是同样的。例如，苯环的环原子数为6，萘环的环原子数为10，噻吩基的环原子数为5。
“芳基或芳香基团”是指在芳香环化合物的基础上除去一个氢原子衍生的芳族烃基，可以为单环芳基、或稠环芳基、或多环芳基，对于多环的环种，至少一个是芳族环系。例如，“取代或未取代的具有6至40个环原子的芳基”是指包含6至40个环原子的芳基，优选取代或未取代的具有6至30个环原子的芳基，更优选取代或未取代的具有6至18个环原子的芳基，特别优选取代或未取代的具有6至14个环原子的芳基，且芳基上任选进一步被取代；合适的实例包括但不限于：苯基、联苯基、三联苯基、萘基、蒽基、菲基、荧蒽基、三亚苯基、芘基、苝基、并四苯基、芴基、二萘嵌苯基、苊基及其衍生物。可以理解地，多个芳基也可以被短的非芳族单元间断(例如<10％的非H原子，比如C、N或O原子)，具体如苊、芴，或者9,9-二芳基芴、三芳胺、二芳基醚体系也应该包含在芳基的定义中。
“杂芳基或杂芳香基团”是指在芳基的基础上至少一个碳原子被非碳原子所替代，非碳原子可以为N原子、O原子、S原子等。例如，“取代或未取代的具有5至40个环原子的杂芳基”是指具有5至40个环原子的杂芳基，优选取代或未取代的具有6至30个环原子的杂芳基，更优选取代或未取代的具有6至18个环原子的杂芳基，特别优选取代或未取代的具有6至14个环原子的杂芳基，且杂芳基任选进一步被取代，合适的实例包括但不限于：噻吩基、呋喃基、吡咯基、二唑基、三唑基、咪唑基、吡啶基、联吡啶基、嘧啶基、三嗪基、吖啶基、哒嗪基、吡嗪基、喹啉基、异喹啉基、喹唑啉基、喹喔啉基、酞嗪基、吡啶并嘧啶基、吡啶并吡嗪基、苯并噻吩基、苯并呋喃基、吲哚基、吡咯并咪唑基、吡咯并吡咯基、噻吩并吡咯基、噻吩并噻吩基、呋喃并吡咯基、呋喃并呋喃基、噻吩并呋喃基、苯并异噁唑基、苯并异噻唑基、苯并咪唑基、邻二氮萘基、菲啶基、伯啶基、喹唑啉酮基、二苯并噻吩基、二苯并呋喃基、咔唑基及其衍生物。
在本发明中，“烷基”可以表示直链、支链和/或环状烷基。烷基的碳数可以为1至50、1至30、1至20、1至15或1至6。包含该术语的短语，例如，“C1-9烷基”是指包含1～9个碳原子的烷基，每次出现时，可以互相独立地为C1烷基、C2烷基、C3烷基、C4烷基、C5烷基、C6烷基、C7烷基、C8烷基或C9烷基。烷基的非限制性实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、异丁基、2-乙基丁基、3，3-二甲基丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、环戊基、1-甲基戊基、3-甲基戊基、2-乙基戊基、4-甲基-2-戊基、正己基、1-甲基己基、2-乙基己基、2-丁基己基、环己基、4-甲基环己基、4-叔丁基环己基、正庚基、1-甲基庚基、2，2-二甲基庚基、2-乙基庚基、2-丁基庚基、正辛基、叔辛基、2-乙基辛基、2-丁基辛基、2-己基辛基、3，7-二甲基辛基、环辛基、正壬基、正癸基、金刚烷基、2-乙基癸基、2-丁基癸基、2-己基癸基、2-辛基癸基、正十一烷基、正十二烷基、2-乙基十二烷基、2-丁基十二烷基、2-己基十二烷基、2-辛基十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、2-乙基十六烷基、2-丁基十六烷基、2-己基十六烷基、2-辛基十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基、2-乙基二十烷基、2-丁基二十烷基、2-己基二十烷基、2-辛基二十烷基、正二十一烷基、正二十二烷基、正二十三烷基、正二十四烷基、正二十五烷基、正二十六烷基、正二十七烷基、正二十八烷基、正二十九烷基、正三十烷基等。
“胺基”是指胺的衍生物，具有式-N(X)2的结构特征，其中每个“X”独立地是H、取代的或未被取代的烷基、取代的或未被取代的环烷基、取代的或未被取代的杂环基等。胺基的非限制性类型包括-NH2、-N(烷基)2、-NH(烷基)、-N(环烷基)2、-NH(环烷基)、-N(杂环基)2、-NH(杂环基)、-N(芳基)2、-NH(芳基)、-N(烷基)(芳基)、-N(烷基)(杂环基)、-N(环烷基)(杂环基)、-N(芳基)(杂芳基)、-N(烷基)(杂芳基)等。
本发明中，如无特别定义，羟基指-OH，羧基指-COOH，羰基指-C(＝O)-，氨基指-NH2，甲酰基指-C(＝O)H，卤甲酰基指-C(＝O)z(其中，z表示卤素)，氨基甲酰基指-C(＝O)NH2，异氰酸酯基指-NCO，异硫氰酸酯基指-NCS。
术语“烷氧基”是指结构为“-O-烷基”的基团，即如上所定义的烷基经由氧原子连接至其它基团。包含该术语的短语，合适的实例包括但不限于：甲氧基(-O-CH3或-OMe)、乙氧基(-O-CH2CH3或-OEt)和叔丁氧基(-O-C(CH3)3或-OtBu)。术语“烷硫基”是指结构为“-S-烷基”的基团，即如上所定义的烷基经由硫原子连接至其它基团。
本发明中，与单键相连的“*”表示连接或稠合位点。
本发明中，基团中未指明连接位点时，表示基团中任选可连接位点作为连接位点。
本发明中，当同一基团上含有多个相同符号的取代基时，各取代基可以彼此相同或不同，例如苯环上6个R可以彼此相同或不同。
本发明中，一个或多个基团“独立地选自”表示，一个或多个基团同时且在化合物中多处出现时，它们都是独立地选择，可以是相同的，也可以是不同的。
本发明中，取代基相连的单键贯穿相应的环，表述该取代基可与环的任选位置连接，例如中R与苯环的任一可取代位点相连。
本发明中所使用的“其组合”、“其任意组合”、“其任意组合方式”、“组合”等中包括所列基团中任两个、任三个或任三个以上项目的所有合适的组合方式。
本发明中，“进一步”、“更进一步”、“特别”等用于描述目的，表示内容上的差异，但并不应理解为对本发明保护范围的限制。
本发明中，“可选地”、“可选的”、“可选”，指可有可无，也即指选自“有”或“无”两种并列方案中的任一种。如果一个技术方案中出现多处“可选”，如无特别说明，且无矛盾之处或相互制约关系，则每项“可选”各自独立。
本发明中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
本发明中，给电子基为给电子能力比氢强的基团或原子，即具有给电子诱导效应；而吸电子基为吸电子能力比氢强的基团或原子，即具有吸电子诱导效应。诱导效应即因分子中原子或基团极性﹝电负度﹞不同而致使成键电子云在原子键上向某一方向移动的效应。电子云偏向电负度较强的基团或原子移动。
为实现本发明的目的，具体的解决技术方案如下：
一种有机化合物，具有如通式(I)所示的结构：
其中，
Ar1、Ar2独立的选自结构式(A-1)、结构式(A-2)、结构式(A-3)、结构式(A-4)，或者其组合：
其中，
W选自O、S、CR11R12或NR13；
R0-R13每次出现，独立地选自：-H、-D、具有1至20个C原子的直链烷基、具有1至20个C原子的直链烷氧基、具有1至20个C原子的直链烷硫基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷氧基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷硫基、甲硅烷基、具有1至20个C原子的酮基、具有2至20个C原子的烷氧基羰基、具有7至20个C原子的芳氧基羰基、氰基、氨基甲酰基、卤甲酰基、甲酰基、异氰基、异氰酸酯基、硫氰酸酯基、异硫氰酸酯基、羟基、硝基、胺基、-Cl、-Br、-F、-I、取代或未取代的具有6至10个环原子的芳香基团、取代或未取代的具有5至10个环原子的杂芳香基团，或上述基团组合形成的基团；
*表示连接位点；
EG1、EG2独立地选自吸电子基团。
EG1、EG2具有强吸电子效应，位于所述有机化合物的两端能够使得其有机化合物拥有强的可见光吸收能力、高的电荷传输性能以及合适的电子能级。
在一实施例中，所述有机化合物选自通式(II-1)、通式(II-2)、通式(II-3)或通式(II-4)：
在一实施例中，独立地选自如下任一基团：
其中：
M每次出现，独立选自O、S或C(CN)2；
X每次出现，独立选自CR14或N；
Y每次出现，独立选自O或S或Se；
R14、R15每次出现，独立地选自：-H、-D、具有1至8个C原子的直链烷基、具有3至8个C原子的支链烷基、氰基、硝基、-Cl、-Br、-F、-I，或上述基团组合形成的基团；任意相邻的两个R14相互成环或不成环；
*表示连接位点。
在一实施例中，所述“任意相邻的两个R14相互成环”优选地形成被R*取代或未取代的五元杂芳香环，或被R*取代或未取代的六元芳香基团或杂芳香基团；所述R*每次出现，独立地选自：-D、具有1至8个C原子的直链烷基、具有3至8个C原子的支链烷基、氰基、硝基、-Cl、-Br、-F、-I，或上述基团组合形成的基团。在一实施例中，所述“任意相邻的两个R14相互成环”优选地形成被R*取代或未取代的六元苯环，或被R*取代或未取代的五元噻吩环。
在一实施例中，Y每次出现，独立选自S。
在一实施例中，独立地选自如下基团：
其中：R14每次出现，独立地选自-H、-D、具有1至6个C原子的直链烷基、具有3至6个C原子的支链烷基、氰基、硝基、-Cl、-Br、-F、-I，或上述基团组合形成的基团；
R15每次出现，独立地选自具有1至6个C原子的直链烷基、具有3至6个C原子的支链烷基。
进一步的，R14每次出现，独立地选自-H、-D、甲基、乙基、丙基、异丙基、叔丁基、-Cl、-Br、-F、-I、-CN、-NO2、或-CF3。
在一实施例，独立地选自如下基团：
在一实施例中，选自相同的基团。在另一实施例中， 选自不相同的基团。
在一实施例中，R0选自：-H、-D、具有1至20个C原子的直链烷基、具有1至20个C原子的直链烷氧基、具有1至20个C原子的直链烷硫基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷氧基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷硫基、具有6至10个环原子的芳香基团、具有5至10个环原子的杂芳香基团，或上述基团组合形成的基团；以上基团中一个或多个H原子无取代或被氘取代。
在一实施例中，R0选自具有1至15个C原子的直链烷基，或具有3至15个C原子的支链或环状的烷基；以上基团中一个或多个H原子无取代或被氘取代。
在一实施例中，R0选自甲基、乙基、直链或支链C3H7、直链或支链C4H9、直链或支链C5H11、直链或支链C6H13、直链或支链C7H15、直链或支链C8H17、直链或支链C9H19、直链或支链C10H21、直链或支链C11H23、直链或支链C12H25、直链或支链C13H27、直链或支链C14H29、直链或支链C15H31；以上基团中一个或多个H原子无取代或被氘取代。
在一实施例中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13独立选自：-H、-D、具有1至20个C原子的直链烷基、具有1至20个C原子的直链烷氧基、具有1至20个C原子的直链烷硫基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷氧基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷硫基、具有6至10个环原子的芳香基团、具有5至10个环原子的杂芳香基团，或上述基团组合形成的基团。
在一实施例中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13独立选自：-H、-D、具有1至15个C原子的直链烷基、具有1至15个C原子的直链烷氧基、具有1至15个C原子的直链烷硫基、具有3至15个C原子的支链或环状的烷基、具有3至15个C原子的支链或环状的烷氧基、具有3至15个C原子的支链或环状的烷硫基、具有6至10个环原子的芳香基团、具有5至10个环原子的杂芳香基团，或上述基团组合形成的基团。
在一实施例中，R1-R2独立选自-H、-D、具有1至15个C原子的直链烷基、具有3至15个C原子的支链烷基、或上述基团组合形成的基团。
在一实施例中，R1-R2独立选自-H、-D、甲基、乙基、直链或支链C3H7、直链或支链C4H9、直链或支链C5H11、直链或支链C6H13、直链或支链C7H15、直链或支链C8H17、直链或支链C9H19、直链或支链C10H21、直链或支链C11H23、直链或支链C12H25、直链或支链C13H27、直链或支链C14H29、直链或支链C15H31；以上基团中一个或多个H原子无取代或被氘取代。
在一实施例中，R3-R4独立选自-H、-D、具有1至15个C原子的直链烷基、具有3至15个C原子的支链烷基、或上述基团组合形成的基团。
在一实施例中，R3-R4独立选自-H、-D、甲基、乙基、直链或支链C3H7、直链或支链C4H9、直链或支链C5H11、直链或支链C6H13、直链或支链C7H15、直链或支链C8H17、直链或支链C9H19、直链或支链C10H21、直链或支链C11H23、直链或支链C12H25、直链或支链C13H27、直链或支链C14H29、直链或支链C15H31；以上基团中一个或多个H原子无取代或被氘取代。
在一实施例中，R5-R8独立选自-H、-D、具有1至15个C原子的直链烷基、具有3至15个C原子的支链烷基、具有6至10个环原子的芳香基团、或上述基团组合形成的基团。
在一实施例中，R5-R6选自-H。
在一实施例中，R7-R8选自-H、-D、具有1至10个C原子的直链烷基、具有3至10个C原子的支链烷基、具有6至10个环原子的芳香基团、或上述基团组合形成的基团。
在一实施例中，R7-R8选自具有1至10个C原子的直链烷基、具有3至10个C原子的支链烷基、被R#取代或无取代的苯基，所述R#选自具有1至10个C原子的直链烷基、具有3至10个C原子的支链烷基。
在一实施例中，R9-R10独立选自-H、-D、具有1至10个C原子的直链烷基、具有3至10个C原子的支链烷基。
在一实施例中，R9-R10独立选自-H。
在一实施例中，R11、R12、R13独立选自-H、-D、具有1至10个C原子的直链烷基、具有3至10个C原子的支链烷基、或上述基团组合形成的基团。进一步的，R13选自-H、-D、具有1至10个C原子的直链烷基。R11-R12选自-H、-D、具有1至10个C原子的直链烷基、具有3至10个C原子的支链烷基、或上述基团组合形成的基团。
在一实施例中，R11、R12、R13独立选自甲基、乙基、直链或支链C3H7、直链或支链C4H9、直链或支链C5H11、直链或支链C6H13、直链或支链C7H15、直链或支链C8H17、直链或支链C9H19、直链或支链C10H21；以上基团中一个或多个H原子无取代或被氘取代。在一实施例中，Ar1和Ar2选自相同的基团。
在一实施例中，本发明所述的一种有机化合物为对称结构化合物。
按照本发明的一种有机化合物，其具体的例子如下，但不仅限于此：
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
在一实施例中，按照本发明所述的有机化合物，可以作为活性层材料应用于有机电子器件中；优选地，按照本发明所述的有机化合物可作为活性层受体材料应用于有机太阳能器件中。
本发明还提供一种混合物，包含有至少一种以上所述的有机化合物，及至少另一种有机功能材料，所述至少另一种的有机功能材料可选于阳极缓冲层材料，阴极缓冲层材料，活性层给体材料，或活性层受体材料。其与另一种有机功能材料的重量比为从1:99到99:1。在一实施例中，所述光活性层包含给体材料和受体材料，其重量比为给体材料/受体材料＝1/1.2。
|在一实施例中，所述另一种有机功能材料选自活性层给体材料或活性层受体材料。
在一实施例中，按照本发明所述的混合物，包含有至少一种以上所述的有机化合物，及至少另一种有机功能材料，所述至少另一种的有机功能材料选自PBDB-T、PM6、PM7、PTQ10或者其组合。
本申请进一步涉及一种电子受体材料，所述电子受体材料选如自上所述的有机化合物或混合物；当所述电子受体材料选择混合物时，所述有机混合物选自至少一种以上所述的有机化合物及至少另一种活性层受体材料；在一实施例中，所述另一种活性层受体材料选自富勒烯及其衍生物，如PC61BM、PC71BM及其衍生物。
本申请还涉及一种组合物，包括至少一种如上所述的一种有机化合物或混合物、及至少一种有机溶剂。所述有机溶剂选自脂族烃、氯代烃、芳族烃、酮、醚或其混合物。
具体的，上述有机溶剂可以选自二氯甲烷、三氯甲烷、氯苯、邻二氯苯、四氢呋喃、苯甲醚、2,4-二甲基苯甲醚、1-甲基萘、吗啉、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、1,4-二恶烷、丙酮、甲基乙基酮、1,2-二氯乙烷、1,1,1-三氯乙烷、1,1,2,2-四氯乙烷、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜1,5-二甲基四氢呋喃、苯乙酮、苯乙酮、四氢萘、2-甲基噻吩、3-甲基噻吩、十氢化萘、茚满、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、均三甲苯或上述任意两款或以上的有机溶剂的混合物。
在一优选实施例中，有机溶剂选自氯苯、甲苯、邻二甲苯、或氯仿，但不限于此。
需要说明的是，上述有机溶剂可从溶剂体系中蒸发，比便形成包括所述有机化合物或混合物的薄膜。
在一些实施例中，所述组合物为溶液。在另一些实施例中，所述组合物为悬浮液。所述溶液或悬浮液可以另外包括添加剂，用于调节粘度、调节成膜性能、提高附着性等。所述添加剂可以选自但不限于表面活性化合物、润滑剂、润湿剂、分散剂、疏水剂及粘接剂中的至少一种。
本申请还涉及所述组合物作为涂料或印刷油墨在制备有机电子器件时的用途。在一实施例中，所述组合物通过打印或涂布的制备方法用于制备有机电子器件。所述打印或涂布的制备方法可以为但不限于喷墨打印、凹版印刷、喷印、活版印刷、丝网印刷、浸涂、旋转涂布、刮刀涂布、辊筒印花、扭转辊印刷、平版印刷、柔版印刷、轮转印刷、喷涂、刷涂、移印、狭缝型挤压式涂布等。首选的，狭缝涂布、旋转涂布及喷墨印刷。
本申请还进一步涉及一种如上所述的有机化合物或混合物或组合物在有机电子器件的应用。所述的有机电子器件可选于，但不限于，有机太阳能电池(OPV)，有机发光二极管(OLED)，有机发光电池(OLEEC)，有机场效应管(OFET)，有机发光场效应管，有机激光器，有机自旋电子器件，有机传感器及有机等离激元发射二极管(Organic Plasmon EmittingDiode)等，特别优选为OPV。
本申请还涉及一种有机电子器件，其包括至少一功能层，所述功能层中包含上述有机化合物或上述混合物或由上述的组合物制备而成。优选地，所述功能层选自阳极缓冲层、活性层或阴极缓冲层。
在一实施例中，所述有机电子器件至少包含第一电极、第二电极和位于第一电极和第二电极之间的一个或多个功能层。优选地，所述一个或多个功能层选自活性层；更优选地，所述一个或多个功能层选自阳极缓冲层、活性层和阴极缓冲层。
需要说明的是，为了改善有机太阳能电池器件性能，所述功能层还可以进一步包含其他功能层，包括但不限于电荷注入层和/或电荷阻挡层。
进一步，所述有机太阳能电池还包括基底。具体地，所述基底可设置在第一电极的下部。
在一实施例中，所述第一电极为阳极，第二电极为阴极；在另一实施例中，第一电极可为阴极，并且第二电极可为阳极。
在一实施例中，作为基底，可以使用具有优良的透明度、表面平滑性、易操作性和防水性的基底。具体地，可使用玻璃基底、薄膜玻璃基底或透明塑料基底。塑料基底可包括单层或多层形式的膜，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚醚酮(PEEK)和聚酰亚胺(PI)等，但不限于此，也可使用通常用于有机太阳能电池的基底。
第一电极和第二电极至少有一个是透明或者半透明的，以便光线入射。用于制备电极的材料可以选自金属，例如钒(V)、铬(Cr)、锌(Zn)、银(Ag)、铝(Al)、铂(Pt)、钨(W)、铜(Cu)、钼(Mo)、金(Au)、镍(Ni)和钯(Pd)，或其合金等；金属氧化物，例如氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO)等；金属和氧化物的组合，例如ZnO∶Al或SnO2∶Sb等；以及导电聚合物，例如聚(3-甲基噻吩)、聚[3，4-(乙烯-1，2-二氧)噻吩](PEDOT)、聚吡咯和聚苯胺等；或具有多层结构的材料，例如LiF/Al、LiO2/Al、LiF/Fe、MoO3/Al、Al∶Li、Al∶BaF2以及Al∶BaF2∶Ba等，但不限于此。
活性层包含电子给体材料和电子受体材料。在本说明书中，活性层材料可意指电子给体材料和电子受体材料。
具体地，电子受体材料选自按照本发明所述的有机化合物或混合物。
具体地，电子给体材料可为多种聚合物材料或小分子材料。聚合物材料可以选自聚噻吩材料体系，如P3AT、P3HT、P3OT、P3DDT等；含芴的聚合物材料体系，如PF8BT等；新型结构窄带隙聚合物材料体系，如苯并噻二唑类(BT、BBT)、喹喔啉类(QU、PQ)、吡嗪类(TP、PQ)和富电子基团(如噻吩类衍生物)共聚而成，如PCDTBT、PCPDTBT、PFO-DBT、PTB7、PM6、PM7、PBDB-T、J52、PTQ10、D18等。小分子材料可以选自以下的一种或多种：酞菁铜(II)、酞菁锌、三[4-(5-二氰基亚甲基甲基-2-噻吩基)苯基]胺、2,4-双[4-(N,N-二苄基氨基)-2,6-二羟基苯基]方酸菁、苯并[b]蒽和并五苯、B8、B10等。
光活性层可以通过以下方法形成：将光活性材料，例如电子给体和/或电子受体溶解在有机溶剂中，然后通过例如旋涂、浸涂、丝网印刷、凹版印刷、喷涂、刮刀、狭缝涂布和喷墨打印的方法涂覆所得溶液，但不限于此。
阳极缓冲层材料可以选自聚(苯乙烯磺酸)的PEDOT：PSS(聚(3，4-乙烯二氧噻吩))、钼氧化物(MoOx)、氧化钒(V2O5)、氧化镍(NiO)、钨氧化物(WOx，优选的，x选自2或3)等，但不限于此。
阴极缓冲层材料可以是吸电子的金属氧化物或聚合物，金属氧化物可以为包含8-羟基喹啉的金属络合物、包含Alq3的络合物、包含Liq的金属络合物、LiF、Ca、钛氧化物(TiOx)、氧化锌(ZnO)、碳酸铯(Cs2CO3)等，聚合物可以为PFN-Br或PFN等，但不限于此。
在一实施例中，按照本发明所述的一种有机电子器件，所述有机电子器件至少包含第一电极、第二电极和位于第一电极和第二电极之间的一个或多个功能层，所述功能层至少包含一光活性层，所述光活性层包含给体材料和受体材料，其中受体材料选自如上所述的有机化合物或混合物，给体材料选自PM6；进一步，所述给体材料/受体材料的质量比为：1:1-1:1.2。进一步地，所述有机电子器件为有机太阳能电池。
本发明还涉及按照本发明的有机太阳能电池在各种设备中的应用，包含，但不限于，汽车和建筑集成光伏(BIPV)、电子价签、室内光伏、物联网、智慧农业等等。
下面将结合优选实施例对本发明进行了说明，但本发明并不局限于下述实施例，应当理解，所附权利要求概括了本发明的范围在本发明构思的引导下本领域的技术人员应意识到，对本发明的各实施例所进行的一定的改变，都将被本发明的权利要求书的精神和范围所覆盖。
这里按照本发明的有机化合物及有机电子器件举例，但本发明并不局限于下述实施例。
有机化合物制备：
实施例1：化合物1的合成
化合物1-2的合成：
准确称取化合物1-1(42.5g,100mmol)，原料A(23.2g,120mmol)，双(二亚芐基丙酮)钯(1.7g,3mmol)，叔丁醇钠(19.2g,200mmol)依次加入1000mL的三口烧瓶中，加入无水甲苯约600mL，抽通充氮气三次后缓缓向反应体系滴加三叔丁基膦(质体比10％)的甲苯溶液约14mL，然后缓缓升温至100℃反应过夜，待原料完全反应后冷却至室温，加水稀释后乙酸乙酯萃取，合并有机相无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE：DCM＝10：1(体积比)，得到化合物1-2约38.5g，收率：71.6％。Ms:537.45。
化合物1-3的合成：
准确称取化合物1-2(37.6g,70mmol),双联硼酸频哪醇酯(39.1g,154mmol)，双三苯基膦二氯化钯(1.54g2.1mmol)，醋酸钾(20.6g,210mmol)依次加入1000mL的三口烧瓶中，加入无水二氧六环约600mL，抽通充氮气三次后升温至100℃反应四小时。待原料完全反应后冷却至室温，加水稀释后乙酸乙酯萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝5:1(体积比)得到化合物1-3约34.5g，收率：78％。Ms:632.32
化合物1-5的合成：
准确称取化合物1-4(59.4g,100mmol)加入2000mL的三口烧瓶中，加入无水THF约600mL，抽通充氮气三次后液氮乙醇降温至-80℃，然后缓缓向三口瓶中滴加正丁基锂(2.5M40mL)，保持低温反应1小时，然后缓缓向反应体系中滴加无水DMF(15.5mL)，自然升温至室温后反应4小时。待原料完全反应后加水稀释，乙酸乙酯萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:EA＝8:1(体积比)得到化合物1-5约42.6g，收率：78.5％。Ms:542.08
化合物1-6的合成：
准确称取化合物1-5(42.6g,78.5mmol)加入1000mL的三口烧瓶中，加入四氢呋喃约500mL，抽通充氮气三次后降温至0℃左右，缓缓向反应体系中滴加NBS(14g溶于150mL的THF),滴加完毕后自然升温至室温反应过夜，待原料完全反应后水洗，乙酸乙酯萃取后合并有机相，无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去多余的溶剂，得到粗产品约43g。收率：88％。Ms:622.96
化合物1-7的合成：
准确称取化合物1-3(18.9g,30mmol),化合物1-6(37.3g,60mmol),四三苯基膦钯(1.2g,1mmol),碳酸钾(12.4g,90mmol),依次加入1000mL的三口烧瓶中，加入甲苯500mL，水100mL，抽通充氮气三次后升温至80℃反应过夜。待原料完全反应后加水稀释，乙酸乙酯萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝4:1(体积比)得到化合物1-7约36.3g，收率:82.8％。Ms:1462.05。
化合物1的合成：
准确称取化合物1-7(7.3g，5mmol),化合物1-8(1.94g，10mmol)，吡啶(1.6g,20mmol)依次加入250mL的三口烧瓶中，加入氯仿约120mL，抽通充氮气三次后升温至60℃反应过夜，待原料完全反应过后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝3：1(体积比)得到化合物1约4.2g，收率：46.3％。
Ms:1813.54
实施例2：化合物3的合成
化合物3的合成：
准确称取化合物1-7(7.3g，5mmol),化合物2-1(2.3g，10mmol)，吡啶(1.6g,20mmol)依次加入250mL的三口烧瓶中，加入氯仿约120mL，抽通充氮气三次后升温至60℃反应过夜，待原料完全反应过后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝3：1(体积比)得到化合物3约4.4g，收率：46.7％。Ms:1885.56
实施例3：化合物11的合成
化合物11的合成：
准确称取化合物1-7(7.3g，5mmol),化合物3-1(2.48g，10mmol)，吡啶(1.6g,20mmol)依次加入250mL的三口烧瓶中，加入氯仿约120mL，抽通充氮气三次后升温至60℃反应过夜，待原料完全反应过后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝3：1(体积比)得到化合物11约4.2g，收率：43.7％。Ms:1913.88
实施例4：化合物14的合成
化合物14的合成：
准确称取化合物1-7(7.3g，5mmol),化合物4-1(2.8g，10mmol)，吡啶(1.6g,20mmol)依次加入250mL的三口烧瓶中，加入氯仿约120mL，抽通充氮气三次后升温至60℃反应过夜，待原料完全反应过后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝3：1(体积比)得到化合物14约4.3g，收率：43.3％。Ms:1986.04
实施例5：化合物17的合成
化合物17的合成：
准确称取化合物1-7(7.3g，5mmol),化合物5-1(1.6g，10mmol)，吡啶(1.6g,20mmol)依次加入250mL的三口烧瓶中，加入氯仿约120mL，抽通充氮气三次后升温至60℃反应过夜，待原料完全反应过后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝3：1(体积比)得到化合物17约3.3g，收率：37.8％。Ms:1747.65。
实施例6：化合物18的合成
化合物18的合成：
准确称取化合物1-7(7.3g，5mmol),化合物6-1(1.93g，10mmol)，吡啶(1.6g,20mmol)依次加入250mL的三口烧瓶中，加入氯仿约120mL，抽通充氮气三次后升温至60℃反应过夜，待原料完全反应过后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝3：1(体积比)得到化合物18约3.4g，收率：46.9％。Ms:1811.31。
实施例7：化合物22的合成
/>
化合物22的合成：
准确称取化合物1-7(7.3g，5mmol),化合物7-1(2.79g，10mmol)，吡啶(1.6g,20mmol)依次加入250mL的三口烧瓶中，加入氯仿约120mL，抽通充氮气三次后升温至60℃反应过夜，待原料完全反应过后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝3：1(体积比)得到化合物22约4.4g，收率：44.4％。Ms:1983.53
实施例8：化合物30的合成
化合物30的合成：
准确称取化合物1-7(7.3g，5mmol),化合物8-1(1.82g，10mmol)，吡啶(1.6g,20mmol)依次加入250mL的三口烧瓶中，加入氯仿约120mL，抽通充氮气三次后升温至60℃反应过夜，待原料完全反应过后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝3：1(体积比)得到化合物30约4.1g，收率：45.8％。Ms:1789.38。
实施例9：化合物46的合成
化合物9-1的合成：
准确称取化合物1-3(18.9g,30mmol),5-溴噻吩-2-甲醛(11.5g,60mmol),四三苯基膦钯(1.2g,1mmol),碳酸钾(12.4g,90mmol),依次加入1000mL的三口烧瓶中，加入二氧六环500mL，水100mL，抽通充氮气三次后升温至80℃反应过夜。待原料完全反应后加水稀释，乙酸乙酯萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝4:1(体积比)得到化合物9-1约15.6g，收率:86.6％。Ms:599.10。
化合物46的合成：
准确称取化合物9-1(3g，5mmol),化合物2-1(2.3g，10mmol)，吡啶(1.6g,20mmol)依次加入250mL的三口烧瓶中，加入氯仿约120mL，抽通充氮气三次后升温至60℃反应过夜，待原料完全反应过后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝3：1(体积比)得到化合物46约2.3g，收率：44.9％。Ms:1024.33
实施例10：化合物52的合成
化合物52的合成：
准确称取化合物9-1(3g，5mmol),化合物10-1(2.73g，10mmol)，吡啶(1.6g,20mmol)依次加入250mL的三口烧瓶中，加入氯仿约120mL，抽通充氮气三次后升温至60℃反应过夜，待原料完全反应过后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝3：1(体积比)得到化合物52约2.3g，收率：41.4％。Ms:1110.69。
实施例11：化合物56的合成
化合物56的合成：
准确称取化合物9-1(3g，5mmol),化合物11-1(1.95g，10mmol)，吡啶(1.6g,20mmol)依次加入250mL的三口烧瓶中，加入氯仿约120mL，抽通充氮气三次后升温至60℃反应过夜，待原料完全反应过后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝3：1(体积比)得到化合物56约2.1g，收率：44.1％。Ms:955.41
实施例12：化合物66的合成
化合物66的合成：
准确称取化合物9-1(3g，5mmol),化合物12-1(3.14g，10mmol)，吡啶(1.6g,20mmol)依次加入250mL的三口烧瓶中，加入氯仿约120mL，抽通充氮气三次后升温至60℃反应过夜，待原料完全反应过后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝3：1(体积比)得到化合物66约2.2g，收率：45.3％。Ms:964.68
实施例13：化合物75的合成
化合物75的合成：
准确称取化合物9-1(3g，5mmol),化合物13-1(2.56g，10mmol)，吡啶(1.6g,20mmol)依次加入250mL的三口烧瓶中，加入氯仿约120mL，抽通充氮气三次后升温至60℃反应过夜，待原料完全反应过后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝3：1(体积比)得到化合物75约2.7g，收率：50.2％。Ms:1076.63。
实施例14：化合物79的合成
化合物14-2的合成：
准确称取化合物1-3(18.9g,30mmol),14-1(14.8g,60mmol),四三苯基膦钯(1.2g,1mmol),碳酸钾(12.4g,90mmol),依次加入1000mL的三口烧瓶中，加入二氧六环500mL，水100mL，抽通充氮气三次后升温至80℃反应过夜。待原料完全反应后加水稀释，乙酸乙酯萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝4:1(体积比)得到化合物14-2约15.6g，收率:73％。Ms:711.74。
化合物79的合成：
准确称取化合物14-2(3.6g，5mmol),化合物1-8(1.94g，10mmol)，吡啶(1.6g,20mmol)依次加入250mL的三口烧瓶中，加入氯仿约120mL，抽通充氮气三次后升温至60℃反应过夜，待原料完全反应过后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝3：1(体积比)得到化合物79约2.3g，收率：43.2％。Ms:1064.78
实施例15：化合物90的合成
化合物90的合成：
准确称取化合物14-2(3.6g，5mmol),化合物11-1(1.95g，10mmol)，吡啶(1.6g,20mmol)依次加入250mL的三口烧瓶中，加入氯仿约120mL，抽通充氮气三次后升温至60℃反应过夜，待原料完全反应过后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝3：1(体积比)得到化合物90约2.4g，收率：45.2％。Ms:1066.53
实施例16：化合物102的合成
化合物102的合成：
准确称取化合物14-2(3.6g，5mmol),化合物7-1(3.58g，10mmol)，吡啶(1.6g,20mmol)依次加入250mL的三口烧瓶中，加入氯仿约120mL，抽通充氮气三次后升温至60℃反应过夜，待原料完全反应过后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝3：1(体积比)得到化合物102约2.6g，收率：41.7％。Ms:1234.69
实施例17：化合物114的合成
化合物114的合成：
准确称取化合物14-2(3.6g，5mmol),化合物8-1(1.82g，10mmol)，吡啶(1.6g,20mmol)依次加入250mL的三口烧瓶中，加入氯仿约120mL，抽通充氮气三次后升温至60℃反应过夜，待原料完全反应过后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝3：1(体积比)得到化合物114约2.4g，收率：46.2％。Ms:1040.52
实施例18：化合物49的合成：
化合物18-2的合成：
化合物18-2的合成步骤参考化合物1-2的合成，区别在于：将原料A替换为化合物18-1，得到化合物18-2，收率：72.5％，MS：593.74。
化合物18-3的合成：
化合物18-3的合成步骤参考化合物1-3的合成，区别在于：将化合物1-2替换为化合物18-2，得到化合物18-3，收率：81.3％，MS：687.92。
化合物18-5的合成：
准确称取化合物18-3(20.6g,30mmol),18-4(16.5g,60mmol),四三苯基膦钯(1.2g,1mmol),碳酸钾(12.4g,90mmol),依次加入1000mL的三口烧瓶中，加入二氧六环500mL，水100mL，抽通充氮气三次后升温至80℃反应过夜。待原料完全反应后加水稀释，乙酸乙酯萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝4:1(体积比)得到化合物18-5约15.6g，收率:63％。Ms:824.42。
化合物49的合成：
准确称取化合物18-5(4.1g，5mmol),化合物18-6(2.63g，10mmol)，吡啶(1.6g,20mmol)依次加入250mL的三口烧瓶中，加入氯仿约120mL，抽通充氮气三次后升温至60℃反应过夜，待原料完全反应过后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝3：1(体积比)得到化合物49约2.3g，收率：35％。Ms:1314.66。
实施例19：化合物83的合成
化合物19-2的合成：
准确称取化合物1-3(18.9g,30mmol),19-1(21.6g,60mmol),四三苯基膦钯(1.2g,1mmol),碳酸钾(12.4g,90mmol),依次加入1000mL的三口烧瓶中，加入二氧六环500mL，水100mL，抽通充氮气三次后升温至80℃反应过夜。待原料完全反应后加水稀释，乙酸乙酯萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝4:1(体积比)得到化合物19-2约16.6g，收率:59.1％。Ms:936.15。
化合物83的合成：
准确称取化合物19-2(4.68g，5mmol),化合物2-1(2.3g，10mmol)，吡啶(1.6g,20mmol)依次加入250mL的三口烧瓶中，加入氯仿约120mL，抽通充氮气三次后升温至60℃反应过夜，待原料完全反应过后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝3：1(体积比)得到化合物83约3.1g，收率：45％。Ms:1360.81。
实施例20：化合物4的合成：
化合物20-2的合成：
准确称取化合物1-3(18.9g,30mmol),20-1(31.5g,60mmol),四三苯基膦钯(1.2g,1mmol),碳酸钾(12.4g,90mmol),依次加入1000mL的三口烧瓶中，加入二氧六环500mL，水100mL，抽通充氮气三次后升温至80℃反应过夜。待原料完全反应后加水稀释，乙酸乙酯萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝4:1(体积比)得到化合物20-2约20.67g，收率:54.3％。Ms:1369.40。
化合物4的合成：
准确称取化合物20-2(6.34g，5mmol),化合物18-6(2.63g，10mmol)，吡啶(1.6g,20mmol)依次加入250mL的三口烧瓶中，加入氯仿约120mL，抽通充氮气三次后升温至60℃反应过夜，待原料完全反应过后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝3：1(体积比)得到化合物4约3.3g，收率：37.5％。Ms:1759.68
实施例21：化合物123的合成：
化合物21-2的合成：
准确称取化合物1-3(18.9g,30mmol),21-1(30.6g,60mmol),四三苯基膦钯(1.2g,1mmol),碳酸钾(12.4g,90mmol),依次加入1000mL的三口烧瓶中，加入二氧六环500mL，水100mL，抽通充氮气三次后升温至80℃反应过夜。待原料完全反应后加水稀释，乙酸乙酯萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝4:1(体积比)得到化合物21-2约20.67g，收率:55.7％。Ms:1236.40。
化合物123的合成：
准确称取化合物21-2(6.2g，5mmol),化合物2-1(2.3g，10mmol)，吡啶(1.6g,20mmol)依次加入250mL的三口烧瓶中，加入氯仿约120mL，抽通充氮气三次后升温至60℃反应过夜，待原料完全反应过后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝3：1(体积比)得到化合物123约3.17g，收率：38.2％。Ms:1661.62
实施例22：化合物127的合成：
化合物22-1的合成：
准确称取化合物18-3(20.6g,30mmol),21-1(30.6g,60mmol),四三苯基膦钯(1.2g,1mmol),碳酸钾(12.4g,90mmol),依次加入1000mL的三口烧瓶中，加入二氧六环500mL，水100mL，抽通充氮气三次后升温至80℃反应过夜。待原料完全反应后加水稀释，乙酸乙酯萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝4:1(体积比)得到化合物22-1约22.6g，收率:58.4％。Ms:1293.27。
化合物127的合成：
准确称取化合物22-1(6.46g，5mmol),化合物22-2(2g，10mmol)，吡啶(1.6g,20mmol)依次加入250mL的三口烧瓶中，加入氯仿约120mL，抽通充氮气三次后升温至60℃反应过夜，待原料完全反应过后减压蒸馏除去多余的溶剂，硅胶拌样柱层析，淋洗剂为PE:DCM＝3：1(体积比)得到化合物127约3.5g，收率：42.2％。Ms:1657.84
器件制备：
下面通过具体实施例来详细说明包括上述化合物的OPV器件的制备过程。OPV器件结构如下：铟锡氧化物ITO/PEDOT:PSS/活性层/PFN-Br/Ag
器件实施例1制备步骤如下：
1)ITO基片清洗：
用洗涤剂清洗ITO导电玻璃，冲洗干净后用去离子水、丙酮、异丙醇超声清洗15分钟，然后用氮气吹干并在等离子体清洗器中处理5分钟，以进一步清洁表面并提高浸润性。
2)阳极缓冲层制备
在空气中将PEDOT:PSS均匀旋涂在ITO上，旋涂的转速为3000-4000rpm，并在150℃下干燥15min，得到厚度为20nm的阳极修饰层。
3)光活性层制备
在手套箱(惰性气体氛围)中将光活性层材料以1800-4000rpm的转速均匀旋涂在阳极缓冲层上，得到总厚度为100nm的活性材料层；其中所述光活性层材料中给体材料选自PM6；受体材料选自化合物1；给体材料与受体材料的质量比为1:1.2。
4)阴极缓冲层制备
在100℃的热台上热退火10min后，将阴极缓冲层材料PFN-Br均匀的旋涂在活性层上，旋涂的转速为1800-4000rpm，得到厚度为5nm的阴极缓冲层。
5)阴极层制备
在高真空(1×10-6毫巴)中将Ag蒸镀至阴极缓冲层上，形成厚度为100nm的阴极层。
6)封装
器件在氮气手套箱中用紫外线硬化树脂封装。
器件实施例2：与器件实施例1的制备方法相同，区别在于：活性层中的受体材料选用化合物4。
器件实施例3：与器件实施例1的制备方法相同，区别在于：活性层中的受体材料选用化合物14。
器件实施例4：与器件实施例1的制备方法相同，区别在于：活性层中的受体材料选用化合物18。
器件实施例5：与器件实施例1的制备方法相同，区别在于：活性层中的受体材料选用化合物22。
器件实施例6：与器件实施例1的制备方法相同，区别在于：活性层中的受体材料选用化合物30。
器件实施例7：与器件实施例1的制备方法相同，区别在于：活性层中的受体材料选用化合物46。
器件实施例8：与器件实施例1的制备方法相同，区别在于：活性层中的受体材料选用化合物49。
器件实施例9：与器件实施例1的制备方法相同，区别在于：活性层中的受体材料选用化合物66。
器件实施例10：与器件实施例1的制备方法相同，区别在于：活性层中的受体材料选用化合物75。
器件实施例11：与器件实施例1的制备方法相同，区别在于：活性层中的受体材料选用化合物83。
器件实施例12：与器件实施例1的制备方法相同，区别在于：活性层中的受体材料选用化合物90。
器件实施例13：与器件实施例1的制备方法相同，区别在于：活性层中的受体材料选用化合物123。
器件实施例14：与器件实施例1的制备方法相同，区别在于：活性层中的受体材料选用化合物127。
对制备出来的有机太阳能电池器件进行性能测试，在太阳光模拟器(SS-F5-3A)AM1.5G标准光照射下，测试电池电流-电压曲线，计算光电转换效率：
受体材料 光电转化效率(％)
器件实施例1 化合物1 15.43
器件实施例2 化合物4 14.86
器件实施例3 化合物14 15.91
器件实施例4 化合物18 13.68
器件实施例5 化合物22 14.57
器件实施例6 化合物30 13.74
器件实施例7 化合物46 16.18
器件实施例8 化合物49 16.32
器件实施例9 化合物66 15.19
器件实施例10 化合物75 14.28
器件实施例11 化合物83 16.07
器件实施例12 化合物90 14.41
器件实施例13 化合物123 16.25
器件实施例14 化合物127 15.60
通过上述器件实施例器件表征可以看出，本申请所保护的化合物选自七元氮杂环核心，七元氮杂环具有极好的给电子能力；与末端吸电子基团EG1,EG2连接，使其具有好的电荷迁移率以及合适的能级。按照本申请所述的有机化合物，其可以作为小分子受体材料应用于有机太阳能电池器件中，从而提高器件的光电转化效率。
以上实施例进一步说明本申请的内容，但不应理解为对本申请的限制。在不背离本申请精神和实质的情况下，对本申请方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本申请的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

Claims (10)

1.一种有机化合物，其特征在于：具有如通式(I)所示的结构：
其中，
Ar1、Ar2独立地选自结构式(A-1)、结构式(A-2)、结构式(A-3)、结构式(A-4)，或者其组合：
其中，
W选自O、S、CR11R12或NR13；
R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13每次出现，独立地选自：-H、-D、具有1至20个C原子的直链烷基、具有1至20个C原子的直链烷氧基、具有1至20个C原子的直链烷硫基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷氧基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷硫基、甲硅烷基、具有1至20个C原子的酮基、具有2至20个C原子的烷氧基羰基、具有7至20个C原子的芳氧基羰基、氰基、氨基甲酰基、卤甲酰基、甲酰基、异氰基、异氰酸酯基、硫氰酸酯基、异硫氰酸酯基、羟基、硝基、胺基、-Cl、-Br、-F、-I、取代或未取代的具有6至10个环原子的芳香基团、取代或未取代的具有5至10个环原子的杂芳香基团，或上述基团组合形成的基团；
*表示连接位点；
EG1、EG2独立地选自吸电子基团。
2.根据权利要求1所述的一种有机化合物，其特征在于：所述有机化合物选自通式(II-1)、通式(II-2)、通式(II-3)或通式(II-4)：
3.根据权利要求1或2所述的一种有机化合物，其特征在于：独立选自如下任一基团：
其中：
M每次出现，独立选自O、S或C(CN)2；
X每次出现，独立选自CR14或N；
Y每次出现，独立选自O或S或Se；
R14、R15每次出现，独立地选自：-H、-D、具有1至8个C原子的直链烷基、具有3至8个C原子的支链烷基、氰基、硝基、-Cl、-Br、-F、-I，或上述基团组合形成的基团；任意相邻的两个R14相互成环或不成环；
*表示连接位点。
4.根据权利要求1或2所述的一种有机化合物，其特征在于：独立地选自如下任一基团：
其中，R14每次出现，独立地选自-H、-D、具有1至6个C原子的直链烷基、具有3至6个C原子的支链烷基、氰基、硝基、-Cl、-Br、-F、-I，或上述基团组合形成的基团；
R15每次出现，独立地选自具有1至6个C原子的直链烷基、具有3至6个C原子的支链烷基。
5.根据权利要求1所述的一种有机化合物，其特征在于：R0选自具有1至15个C原子的直链烷基，或具有3至15个C原子的支链或环状的烷基；以上基团中一个或多个H原子无取代或被氘取代。
6.根据权利要求1所述的一种有机化合物，其特征在于：R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13独立选自：-H、-D、具有1至20个C原子的直链烷基、具有1至20个C原子的直链烷氧基、具有1至20个C原子的直链烷硫基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷氧基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷硫基、具有6至10个环原子的芳香基团、具有5至10个环原子的杂芳香基团，或上述基团组合形成的基团。
7.根据权利要求1所述的一种有机化合物，其特征在于：所述有机化合物选自如下结构：
/>
/>
/>
/>
/>
8.一种混合物，其特征在于：所述混合物包括权利要求1-7任一项所述的有机化合物及至少一种有机功能材料，所述有机功能材料选自阳极缓冲层材料、阴极缓冲层材料、活性层给体材料，或活性层受体材料。
9.一种电子受体材料，其特征在于：所述电子受体材料选自权利要求1-7任一项所述的有机化合物或根据权利要求8所述的混合物。
10.一种有机电子器件，包括至少一功能层，其特征在于：所述功能层材料选自权利要求1-7任一项所述的有机化合物或根据权利要求8所述的混合物。
CN202310995141.0A 2023-08-09 2023-08-09 一种有机化合物及其在有机电子器件中的应用 Pending CN116969978A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310995141.0A CN116969978A (zh) 2023-08-09 2023-08-09 一种有机化合物及其在有机电子器件中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310995141.0A CN116969978A (zh) 2023-08-09 2023-08-09 一种有机化合物及其在有机电子器件中的应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116969978A true CN116969978A (zh) 2023-10-31

Family

ID=88476514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310995141.0A Pending CN116969978A (zh) 2023-08-09 2023-08-09 一种有机化合物及其在有机电子器件中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116969978A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wu et al. Organic molecules based on dithienyl-2, 1, 3-benzothiadiazole as new donor materials for solution-processed organic photovoltaic cells
AU2014310681A1 (en) Compounds with terminal heteroarylcyanovinylene groups and their use in organic solar cells
JP2010510228A5 (zh)
Zhang et al. Solution-processable star-shaped photovoltaic organic molecules based on triphenylamine and benzothiadiazole with longer pi-bridge
KR101931863B1 (ko) 박막 트랜지스터
CN114560882A (zh) 一种有机化合物及包含其的有机电子器件
Srivani et al. Small molecular non-fullerene acceptors based on naphthalenediimide and benzoisoquinoline-dione functionalities for efficient bulk-heterojunction devices
JP2013199590A (ja) 電子供与性有機材料、それを用いた光起電力素子用材料および光起電力素子
CN107466295B (zh) 化合物和包含其的有机太阳能电池
Nazim et al. Novel liquid crystalline oligomer with thiazolothiazole-acceptor for efficient BHJ small molecule organic solar cells
CN115991715B (zh) 一种稠杂环化合物及其在电子器件中的应用
CN116969978A (zh) 一种有机化合物及其在有机电子器件中的应用
CN115785119B (zh) 一种有机化合物及其在有机电子器件中的应用
CN115677731B (zh) 一种有机化合物及其在有机电子器件中的应用
Nazim et al. Efficient spirobifluorene-core electron-donor material for application in solution-processed organic solar cells
CN117024448A (zh) 一种含七元氮杂环有机化合物及其在有机电子器件中的应用
CN115710279B (zh) 一种有机小分子化合物及其在有机电子器件中的应用
JP2015108072A (ja) ｎ型半導体化合物、及びｐ型半導体化合物を含有する組成物。
KR101043627B1 (ko) 플러렌 유도체를 함유한 유기태양전지 소자
Huang et al. Tailoring π-conjugated dithienosilole–benzothiadiazole oligomers for organic solar cells
KR20150086737A (ko) 트리페닐아민-벤조티아디아졸 유도체 화합물 및 이를 함유하는 광활성층을 포함하는 유기태양전지
Schwartz et al. Impact of the arrangement of functional moieties within small molecular systems for solution processable bulk heterojunction solar cells
CN116622056A (zh) 一种聚合物及其在有机电子器件中的应用
CN117304213A (zh) 一种非富勒烯受体化合物及其在有机电子器件中的应用
CN117567481B (zh) 含乙炔基可交联基团的有机化合物及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination