CN117304213A - 一种非富勒烯受体化合物及其在有机电子器件中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及有机太阳能器件材料领域，特别是一种非富勒烯受体材料化合物。本发明所提供的是一种新型低聚非富勒烯受体化合物，通过将高性能非富勒烯受体单元作为单体，其核心采用连接基团构建寡聚物受体的策略，使得材料兼具小分子和聚合物的优点，使其具有良好的批次重复性和较好的成膜性，同时表现出较高的光光电转换效率。

Description

一种非富勒烯受体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器件材料领域，特别是一种非富勒烯受体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,OSCs)将清洁可再生的太阳能转化为电能，自20世纪90年代兴起，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在电子标签等物联网传感设备、建筑及装备一体化、汽车玻璃和可穿戴设备等方面具有广阔的应用和发展前景。
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。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和近红外区的吸收较弱，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多为小分子受体材料，如Y6、Y18、ITIC、IDIC等，但小分子受体容易聚集，与聚合物给体材料在共混后容易发生过度的相分离，受薄膜制备条件的影响较大，限制了有机太阳能电池大面积印刷制备的发展。因此，低聚型非富勒烯受体受到了广泛的关注。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型低聚非富勒烯受体化合物，使其具有良好的批次重复性和较好的成膜性，同时表现出较高的光电转换效率。
本发明的技术解决方案为：
一种非富勒烯受体化合物，具有如通式(I-1)或通式(I-2)所示的结构：
其中，
A1、A2、A3独立选自通式II，
其中，
M每次出现，独立选自O或C(CN)2；
L1、L2独立选自取代或未取代的具有6至30个环原子的芳香基团、取代或未取代的具有5至30个环原子的杂芳香基团，或取代或未取代的具有5至30个环原子的非芳香环系；
Ar1每次出现，独立选自取代或未取代的具有6至40个环原子的芳香基团、取代或未取代的具有5至40个环原子的杂芳香基团，或取代或未取代的具有5至40个环原子的非芳香基团；
R0、R1、R2、R3、R4每次出现，独立选自：-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；
R5每次出现，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2至15个C原子的烷氧基羰基、氰基、硝基、-Cl、-Br、-F、-I，或上述基团组合形成的基团；
m选自0、1、2、3、4或5；
n选自0、1、2、3、4或5；
*表示连接位点，
“取代或未取代”表示所限定的基团无取代，或被一个或多个取代基R*取代；R*每次出现，独立选自-D、具有1至30个C原子的直链烷基、具有1至30个C原子的直链烷氧基、具有1至30个C原子的直链烷硫基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷氧基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷硫基、具有2至30个C原子的烷氧基羰基、氰基、硝基、-Cl、-Br、-F、-I、具有6-10个环原子的芳香基团、具有5-10个环原子的杂芳香基团，或上述基团组合形成的基团。
本发明还提供一种混合物，该混合物包括上述非富勒烯受体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。
一种有机电子器件，包括至少一功能层，所述功能层材料选自上述非富勒烯受体化合物或混合物。
有益效果：
①本发明所提供的化合物是一种新型低聚非富勒烯受体化合物，通过将高性能非富勒烯受体单元作为单体，其核心采用连接基团构建寡聚物受体的策略，使得材料兼具小分子和聚合物的优点，使其具有良好的批次重复性和较好的成膜性；
②核心连接基团中噻吩具有给电子属性，能够有效调节化合物的聚集特性和电子能级，并可以进行侧链多样性修饰，从而调节化合物的分子形貌和溶解性；
③本发明提供的化合物作为受体材料应用于有机太阳能电池中，表现出优异的光电性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本申请实施例提供的一种有机太阳能器件的结构示意图。
图中101是基板，102是阳极层，103是阳极缓冲层，104是光活性层，105是阴极缓冲层，106是阴极层。
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、OSC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，“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。
在本发明中，“芳香基团”指的是衍生自芳香碳环的任选官能团或取代基。芳香基团可以是单环芳基(例如苯基)或多环芳基，换言之，芳香基团可以是单环芳香基团、稠环芳香基团、通过碳碳键共轭连接的两个或者更多个单环芳香基团、通过碳碳键共轭连接的单环芳香基团和稠环芳香基团、通过碳碳键共轭连接的两个或者更多个稠环芳香基团。即，除非另有说明，通过碳碳键共轭连接的两个或者更多个芳香基团也可以视为本申请的芳香基团。优选地，所述选自具有6-30个C原子的芳香基团；进一步，选自具有6-20个C原子的芳香基团；进一步，选自具有6-10个C原子的芳香基团；芳香基团包括但不限于：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。
在本发明中，“杂芳香基团”是指环中包含1个、2个、3个、4个、5个、6个或更多个杂原子的一价芳香环或其衍生物，杂原子可以是B、O、N、P、Si、Se和S中的至少一种。杂芳香基团可以是单环杂芳基或多环杂芳基，换言之，杂芳香基团可以是单个芳香环体系，也可以是通过碳碳键共轭连接的多个芳香环体系，且任一芳香环体系为一个芳香单环或者一个芳香稠环。优选地，所述选自具有6-30个环原子的杂芳香基团；进一步，选自具有6-20个环原子的杂芳香基团；进一步，选自具有6-10个环原子的杂芳香基团杂芳香基团包括但不限于：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。直链烷基的碳数可以为1至20、1至15或1至6；支链烷基的碳数可以为3至20、3至15或3至6；环状烷基的碳数可以为3至20、3至15或3至6。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、正二十烷基等。
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。包含该术语的短语，合适的实例包括但不限于：甲硫基(-S-CH3或-SMe)、乙硫基(-S-CH2CH3或-SEt)和叔丁硫基(-S-C(CH3)3或-StBu)。
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。
一种非富勒烯受体化合物，具有如通式(I-1)或通式(I-2)所示的结构：
其中，
A1、A2、A3独立选自通式II，
其中，
M每次出现，独立选自O或C(CN)2；
L1、L2独立选自取代或未取代的具有6至30个环原子的芳香基团、取代或未取代的具有5至30个环原子的杂芳香基团，或取代或未取代的具有5至30个环原子的非芳香环系；
Ar1每次出现，独立选自取代或未取代的具有6至40个环原子的芳香基团、取代或未取代的具有5至40个环原子的杂芳香基团，或取代或未取代的具有5至40个环原子的非芳香基团；
R0、R1、R2、R3、R4每次出现，独立选自：-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；
R5每次出现，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2至15个C原子的烷氧基羰基、氰基、硝基、-Cl、-Br、-F、-I，或上述基团组合形成的基团；
m选自0、1、2、3、4或5；
n选自0、1、2、3、4或5；
*表示连接位点。
在本发明中，所述“取代或未取代”表示所限定的基团无取代，或被一个或多个取代基R*取代，R*每次出现，独立选自-D、具有1至30个C原子的直链烷基、具有1至30个C原子的直链烷氧基、具有1至30个C原子的直链烷硫基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷氧基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷硫基、具有2至30个C原子的烷氧基羰基、氰基、硝基、-Cl、-Br、-F、-I、具有6-10个环原子的芳香基团、具有5-10个环原子的杂芳香基团，或上述基团组合形成的基团。
进一步地，R*每次出现，独立选自-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2至20个C原子的烷氧基羰基、氰基、硝基、-Cl、-Br、-F、-I、具有6-10个环原子的芳香基团、具有5-10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，R5每次出现，独立选自-H、-D、具有1至10个C原子的直链烷基、具有1至10个C原子的直链烷氧基、具有1至10个C原子的直链烷硫基、具有3至10个C原子的支链或环状的烷基、具有3至10个C原子的支链或环状的烷氧基、具有3至10个C原子的支链或环状的烷硫基、具有2至10个C原子的烷氧基羰基、氰基、硝基、-Cl、-Br、-F、-I，或上述基团组合形成的基团。
进一步，所述每次出现，选自其中，R5每次出现，独立选自具有1至10个C原子的直链烷基、具有1至10个C原子的直链烷氧基、具有1至10个C原子的直链烷硫基、具有3至10个C原子的支链或环状的烷基、具有3至10个C原子的支链或环状的烷氧基、具有3至10个C原子的支链或环状的烷硫基、具有2至10个C原子的烷氧基羰基、氰基、硝基、-Cl、-Br、-F、-I、-CF3。原因在于，通过对连接基团侧链的优化，能够进一步调节化合物的溶解性、分子平面性及分子能级，从而使得化合物具有更优异的光电性能。
在一具体地实施例中，R5每次出现，独立选自具有6个C原子的直链或支链烷基、具有7个原子的直链或支链烷基、具有8个C原子的直链或支链烷基、具有9个C原子的直链或支链烷基、具有10个C原子的直链或支链烷基、氰基、硝基、-Cl、-Br、-F、-I或-CF3。在一实施例中，每次出现，选自相同的结构。进一步，所述选自以下结构：
进一步，所述选自以下结构：
其中：*表示连接位点。
具体的，Ar1每次出现，独立选自如下结构：
其中，Ar2、Ar3每次出现，独立选自取代或未取代的具有6至20个环原子的芳香基团、取代或未取代的具有6至20个环原子的杂芳香基团；
W、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6每次出现，独立选自O、S、Se、NR12、CR13R14；
R6-R14每次出现，独立地选自-H、-D、具有1至30个C原子的直链烷基、具有1至30个C原子的直链烷氧基、具有1至30个C原子的直链烷硫基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷氧基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷硫基、具有2至30个C原子的烷氧基羰基、氰基、硝基、-Cl、-Br、-F、-I、具有6-10个环原子的芳香基团、具有5-10个环原子的杂芳香基团，或上述基团组合形成的基团。
更具体的，Ar2选自如下结构：
其中：X每次出现，独立选自CR15或N；
Y每次出现，独立选自：O、S、Se、NR16；
R15-R16每次出现，独立地选自：-H、-D、具有1至30个C原子的直链烷基、具有1至30个C原子的直链烷氧基、具有1至30个C原子的直链烷硫基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷氧基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷硫基、具有2至30个C原子的烷氧基羰基、氰基、硝基、-Cl、-Br、-F、-I、具有6-10个环原子的芳香基团、具有5-10个环原子的杂芳香基团，或上述基团组合形成的基团；
#表示稠合位点，且稠合位点选自C原子。
优选的，Ar2选自如下任一结构：
优选地，Y选自S或Se。
在一实施例中，(A-1)选自如下结构：
优选的，R6-R14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、-Cl、-Br、-F、-I、具有6-10个环原子的芳香基团或具有6-10个环原子的芳香基团与具有1至20个C原子的直链烷基的组合形成的基团。
优选地，R6、R7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、-Cl、-Br、-F、-I、具有6-10个环原子的芳香基团或具有6-10个环原子的芳香基团与具有1至20个C原子的直链烷基的组合形成的基团。
优选地，R6、R7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、苯基、噻吩基，或上述基团组合形成的基团。
更进一步，R6、R7每次出现，独立地选自：-H、具有11-16个C原子的直链或支链烷基、具有11-16个C原子的直链或支链烷氧基、具有11-16个C原子的直链或支链烷硫基、被具有6-16个C原子的直链或支链烷基取代的苯基、被具有6-16个C原子的直链或支链烷基取代的噻吩基。
优选的，R15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3至20个C原子的支链或环状的烷基、-Cl、-Br、-F、-I。
优选的，R16每次出现，独立地选自具有1-12个C原子的直链烷基，或选自具有3-12个C原子的支链烷基。
在一实施例中，Ar3选自如下任一结构：
其中，
V每次出现，独立选自CR17或N；
Z每次出现，独立选自：O、S、Se、CR18R19；
R17、R18、R19每次出现，独立地选自-H、-D、具有1至30个C原子的直链烷基、具有1至30个C原子的直链烷氧基、具有1至30个C原子的直链烷硫基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷氧基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷硫基、具有2至30个C原子的烷氧基羰基、氰基、硝基、-Cl、-Br、-F、-I、具有6-10个环原子的芳香基团、或具有5-10个环原子的杂芳香基团，或上述基团组合形成的基团；
#含义同上所述。
优选的，Ar3选自如下任一结构：
在一实施例中，(A-2)选自如下结构：
优选的，R8、R9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、-Cl、-Br、-F、-I、具有6-10个环原子的芳香基团或具有6-10个环原子的芳香基团与具有1至20个C原子的直链烷基的组合形成的基团。
优选地，R10、R11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、-Cl、-Br、-F、-I、具有6-10个环原子的芳香基团或具有6-10个环原子的芳香基团与具有1至20个C原子的直链烷基的组合形成的基团。
优选的，R12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3至20个C原子的支链或环状的烷基。
优选的，R13、R14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3至20个C原子的支链或环状的烷基、具有6-10个环原子的芳香基团或具有6-10个环原子的芳香基团与具有1至20个C原子的直链烷基的组合形成的基团。更优选的，R13、R14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3至20个C原子的支链或环状的烷基、苯基、或苯基与具有1至20个C原子的直链烷基的组合形成的基团、或苯基与具有3至20个C原子的支链烷基的组合形成的基团。。
优选的，R17、R18、R19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3至20个C原子的支链或环状的烷基、苯基、被具有1至20个C原子的直链烷基或具有3至20个C原子的支链或环状的烷基取代的苯基。
具体的，L1、L2独立选自取代或未取代的具有6至20个环原子的芳香基团，或取代或未取代的具有5至20个环原子的杂芳香基团，或取代或未取代的具有5至20个环原子的非芳香环系。
更具体的，L1、L2独立选自取代或未取代的具有6至15个环原子的芳香基团，或取代或未取代的具有5至15个环原子的杂芳香基团，或取代或未取代的具有5至15个环原子的非芳香环系。
在一具体的实施例中，L1、L2独立选自以下任一基团：
其中，
R20、R21每次出现，独立地选自具有1至20个C原子的直链烷基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷基、具有6-10个环原子的芳香基团、具有5-10个环原子的杂芳香基团，或上述基团组合形成的基团。
进一步的，R20、R21每次出现，独立地选自具有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。
更进一步的，R20、R21选自相同基团。
在一实施例中，m选自0或1。
在一实施例中，n选自0或1。
在一具体的实施例中，当Ar1选自(A-1)或(A-2)时，m＝n＝0。
优选的，R0、R1-R4每次出现，独立选自-H、-D、具有1至6个C原子的直链烷基、氰基、-F、-Cl、-CF3。更优选的，R1，R4独立选自-H；R2，R3独立选自-H、-D、具有1至6个C原子的直链烷基、氰基、-F、-Cl、-CF3。
在一具体的实施例中，结构式选自如下任一结构：
在一实施例中，结构式选自如下任一结构：
本发明中，所述“1至30原子的直链烷基”选自甲基、乙基、丙基、丁基、-C5H11、-C6H13、-C7H15、-C8H17、-C9H19、-C10H21、-C11H23、-C12H25、-C13H27、-C14H29、-C15H31、-C16H33、-C17H35、-C18H37、-C19H38、-C20H41、-C21H43、-C22H45、-C23H47、-C24H49、-C25H51、-C26H53、-C27H55、-C28H57、-C29H59、-C30H41。同理，“具有1至20个C原子直链烷基”、“具有1至15个C原子直链烷基”、“具有1至10个C原子直链烷基”具有上述相同的表达含义。
本发明中，所述“具有1至30个C原子直链烷氧基”的结构为：-O-R#，其中R#选自具有1至30个C原子直链烷基，所述“具有1至30个C原子直链烷基”含义同上段所描述。同理，“具有1至20个C原子直链烷氧基”、“具有1至10个C原子直链烷氧基”具有相同的表达含义。
本发明中，所述“具有1至30个C原子直链烷硫基”的结构为：-S-R#，其中R#选自具有1至30个C原子直链烷基，所述“具有1至30个C原子直链烷基”含义同上所描述。同理，“具有1至20个C原子直链烷硫基”、“具有1至10个C原子直链烷硫基”具有相同的表达含义。
本发明中，所述“具有3至30个C原子支链或环状的烷基”包括具有3个C原子支链或环状的烷基、具有4个C原子支链或环状的烷基、具有5个C原子支链或环状的烷基、具有6个C原子支链或环状的烷基、具有7个C原子支链或环状的烷基、具有8个C原子支链或环状的烷基、具有9个C原子支链或环状的烷基、具有10个C原子支链或环状的烷基、具有11个C原子支链或环状的烷基、具有12个C原子支链或环状的烷基、具有13个C原子支链或环状的烷基、具有14个C原子支链或环状的烷基、具有15个C原子支链或环状的烷基、具有16个C原子支链或环状的烷基、具有17个C原子支链或环状的烷基、具有18个C原子支链或环状的烷基、具有19个C原子支链或环状的烷基、具有20个C原子支链或环状的烷基、具有21个C原子支链或环状的烷基、具有22个C原子支链或环状的烷基、具有23个C原子支链或环状的烷基、具有24个C原子支链或环状的烷基、具有25个C原子支链或环状的烷基、具有26个C原子支链或环状的烷基、具有27个C原子支链或环状的烷基、具有28个C原子支链或环状的烷基、具有29个C原子支链或环状的烷基、具有30个C原子支链或环状的烷基。同理，“具有3至20个C原子支链或环状的烷基”“具有3至15个C原子支链或环状的烷基”“具有3至10个C原子支链或环状的烷基”具有相同的表达含义。
本发明中，所述“具有3至30个C原子支链或环状烷氧基”的结构为-O-R’，其中R’选自具有1至30个C原子支链或环状烷基，所述“具有3至30个C原子支链或环状烷基”含义同上所述。同理，“具有3至20个C原子支链或环状烷氧基”“具有3至15个C原子支链或环状烷氧基”“具有3至10个C原子支链或环状烷氧基”具有相同的表达含义。
本发明中，所述“具有3至30个C原子支链或环状烷硫基”选自-S-R”，所述R”选自具有1至30个C原子支链或环状烷基，所述“具有3至30个C原子支链或环状烷基”含义同上所述。同理，“具有3至20个C原子支链或环状烷硫基”“具有3至15个C原子支链或环状烷硫基”“具有3至10个C原子支链或环状烷硫基”具有相同的表达含义。
在一更具体的实施例中，结构式(II)选自如下结构：
在一具体实施例中，所述选自(C-1)或(C-2)：
在一具体实施例中，所述选自(C-3)：
在一具体实施例中，所述选自(C-4)：
进一步的，A1、A2、A3选自相同的基团。
作为示例，本发明提供的非富勒烯受体化合物，可以选自具有如下结构：
选自(H-1)-(H-6)任一结构，A1、A2、A3选自相同的基团，且A1、A2、A3选自(B-1)-(B-18)、(B-25)-(B-33)、(B-40)-(B-60)、(B-64)-(B-71)、(B-73)-(B-74)、(B-76)-(B-80)、(B-82)-(B-87)中任一结构；选自(C-1)。
或选自(H-7)-(H-12)任一结构，A1、A2、A3选自相同的基团，且A1、A2、A3相同的选自(B-1)-(B-18)、(B-25)-(B-33)、(B-40)-(B-60)、(B-64)-(B-71)、(B-73)-(B-74)、(B-76)-(B-80)、(B-82)-(B-87)中任一结构；其中：选自(C-1)。
或选自(H-1)-(H-6)任一结构，A1、A2、A3选自相同的基团，且A1、A2、A3相同的选自(B-1)-(B-18)、(B-25)-(B-33)、(B-40)-(B-60)、(B-64)-(B-71)、(B-73)-(B-74)、(B-76)-(B-80)、(B-82)-(B-87)中任一结构；其中：选自(C-2)。
或选自(H-7)-(H-12)任一结构，A1、A2、A3选自相同的基团，且A1、A2、A3相同的选自(B-1)-(B-18)、(B-25)-(B-33)、(B-40)-(B-60)、(B-64)-(B-71)、(B-73)-(B-74)、(B-76)-(B-80)、(B-82)-(B-87)中任一结构；其中：选自(C-2)。
或选自(H-1)-(H-6)任一结构，A1、A2、A3选自相同的基团，且A1、A2、A3相同的选自(B-19)-(B-21)、(B-34)-(B-36)、(B-61)-(B-62)、(B-72)、(B-75)中任一结构；其中：选自(C-3)。
或选自(H-7)-(H-12)任一结构，A1、A2、A3选自相同的基团，且A1、A2、A3相同的选自(B-19)-(B-21)、(B-34)-(B-36)、(B-61)-(B-62)、(B-72)、(B-75)中任一结构；其中：选自(C-3)。
或选自(H-1)-(H-6)任一结构，A1、A2、A3选自相同的基团，且A1、A2、A3相同的选自(B-22)-(B-24)、(B-37)-(B-39)、(B-63)、(B-81)中任一结构；其中：选自(C-4)。
按照本发明所述的非富勒烯受体化合物，可作为活性层受体材料应用于有机太阳能电池器件中。
本发明还涉及一种混合物，包含有至少一种以上所述的非富勒烯受体材料，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。其与另一种受体材料的重量比为从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，其重量比是给体材料/受体材料＝1/1～1/1.5。
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。
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非富勒烯受体化合物或混合物；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非富勒烯受体化合物及至少另一种活性层受体材料。
本申请还涉及一种组合物，包括至少一种如上所述的一种非富勒烯受体材料或混合物、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、醚及其混合物。有机溶剂可选自二氯甲烷、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、均三甲苯或它们的混合物。在一优选实施例中，所述有机溶剂选自氯苯、甲苯、邻二甲苯、或氯仿，但不限于此。上述有机溶剂可从溶剂体系中蒸发，以形成包括所述有机化合物的薄膜。
在一具体地实施例中，所述有机溶剂选自氯苯。
在具体的实施例中，所述组合物可以为溶液或悬浮液。溶液或悬浮液还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。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。
本申请还提供一种组合物，作为涂料或印刷油墨在制备有机电子器件时的用途。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。打印或涂布的制备方法可选择喷墨打印、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。首选的是狭缝涂布、旋转涂布或喷墨印刷。
本申请进一步涉及一种如上所述的非富勒烯受体化合物或混合物或组合物在有机电子器件的应用。该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)，有机场效应管(OFET)，有机激光器，有机光电探测器(OPD)及有机等离激元发射二极管(Organic Plasmon Emitting Diode)等，特别优选为OPV。
上述有机电子器件，包括至少一功能层，所述功能层中包含上述非富勒烯受体材料或上述混合物或由上述的组合物制备而成。优选地，所述功能层选自光活性层。
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。所述一个或多个功能层至少包含一活性层；进一步，所述一个或多个功能层可选自阳极缓冲层、活性层和阴极缓冲层，以达到器件性能更优。
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。基底可设置在第一电极的底部且与所述功能层不同侧。
有机太阳能电池的第一电极为阳极，第二电极为阴极；又或者为第一电极为阴极，并且第二电极为阳极。
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中至少有一个是透明或者半透明的，以便于光线入射。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)、钯(Pd)，或上述金属的合金等；金属氧化物，例如氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)、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，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/Ag、MoO3/Al/MoO3、MoO3/Ag/MoO3，ITO/Ag/ITO，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、PBDB-T、PM6、PM7、J52、PTQ10、PTQ11等。小分子材料可以选自以下的一种或多种：BT-2F、BIHTR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)、PEI-Zn等，聚合物可以为PFN-Br或PFN等，但不限于此。
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。
化合物制备
实施例1:化合物1的合成
化合物1-3的合成：
准确称量化合物1-1(2.1g,6.5mmol)，化合物1-2(7.1g，21.5mmol)，四(三苯基膦)钯(450mg,0.39mmol)，依次加入100mL三口烧瓶中，加入30mL无水甲苯。抽换氮气三次，然后将整个反应体系加热到回流，反应20h。反应液冷却后，将倒入水中并用EA萃取，再用无水硫酸镁干燥。有机相旋转蒸发除去溶剂，以石油醚PE为淋洗剂，用硅胶层析柱分离，得到化合物1-3约3.1g,收率为84％。MS：576.85。
化合物1-4的合成：
准确称量化合物1-3(2.6g，4.5mmol)加入100mL三口烧瓶中后，加入30mL无水的四氢呋喃，置换3次氮气，充分搅拌溶解。然后将混合物冷却至-70℃并缓慢滴加正丁基锂n-BuLi(2.5M，5.5mL，13.5mmol)。再将混合物于-50℃下搅拌2小时，之后再次冷却至-70℃，在此条件下一次性添加三甲基氯化锡(1.0M，14.9mL，14.9mmol)并再搅拌1小时。最后将溶液恢复至室温并搅拌过夜。将所获得的混合物倒入水中并用二氯亚砜DCM萃取。最终浓缩和干燥，用异丙醇重结晶得到化合物1-4约2.4g,收率为52％.MS：1065.43。
化合物1-8的合成：
准确称量化合物1-5(8.2g，8mmol)，化合物1-6(2.2g，9.6mmol)，化合物1-7(2.6g，9.6mmol)，吡啶20mL加入到500mL三口烧瓶中，加入350mL氯仿，置换三次氮气，在回流下搅拌12h，将反应冷却至室温，DCM萃取，粗产物用硅胶柱进行纯化，DCM:PE＝1:1(体积比)作为洗脱剂，得到化合物1-8约5.1g，收率为43％.MALDI-TOF-MS：1494.62。
化合物1的合成：
准确称量化合物1-4(1.07g,1mmol)，化合物1-8(4.9g，3.3mmol)，四(三苯基膦)钯(104mg,0.09mmol)，依次加入100mL三口烧瓶中，加入30mL无水甲苯。抽换氮气三次后，整个反应体系加热到回流，反应20h。反应液冷却后，将倒入水中并用EA萃取，再用无水硫酸镁干燥。有机相旋转蒸发除去溶剂，以PE：EA＝10:1(体积比)为淋洗剂，用硅胶层析柱分离，得到化合物1约2g,收率为41％.MALDI-TOF-MS：4818.98。
实施例2：化合物2的合成
化合物2-2的合成：
准确称量化合物1-1(2.1g,6.5mmol)，化合物2-1(8.4g，21.5mmol)，四(三苯基膦)钯(450mg,0.39mmol)，依次加入100mL三口烧瓶中，加入30mL无水甲苯。抽换氮气三次后，整个反应体系加热到回流，反应20h。反应液冷却后，将倒入水中并用EA萃取，再用无水硫酸镁干燥。有机相旋转蒸发除去溶剂，以PE为淋洗剂，用硅胶层析柱分离，得到化合物2-2约2.1g,收率为85％。MS：378.48。
化合物2-3的合成：
准确称量化合物2-2(1.7g，4.5mmol)加入100mL三口烧瓶中后，加入30mL无水的四氢呋喃，置换3次氮气，充分搅拌溶解。然后将混合物冷却至-70℃并缓慢滴加n-BuLi(2.5M，5.5mL，13.5mmol)。再将混合物在-50℃下搅拌2小时，之后再次冷却至-70℃，在此条件下一次性添加三甲基氯化锡(1.0M，14.9mL，14.9mmol)并再搅拌1小时。最后将溶液恢复至室温并搅拌过夜。将所获得的混合物倒入水中并用DCM萃取。最终浓缩和干燥，用异丙醇重结晶得到化合物2-3约2g,收率为52％.MS：866.98。
化合物2-5的合成：
将化合物2-4(8.4g，8mmol)，化合物1-6(2.2g，9.6mmol)，化合物1-7(2.6g，9.6mmol)，吡啶20mL加入到500mL三口烧瓶中，加入350mL氯仿，置换三次氮气，在回流下搅拌12h，将反应冷却至室温，DCM萃取，粗产物用硅胶柱进行纯化，DCM:PE＝5:1(体积比)作为洗脱剂，得到化合物2-5约5.3g，收率为44％.MALDI-TOF-MS：1516.90。
化合物2的合成：
准确称量化合物2-3(0.87g,1mmol)，化合物2-5(5g，3.3mmol)，四(三苯基膦)钯(69mg,0.06mmol)，依次加入100mL三口烧瓶中，加入30mL无水甲苯。抽换氮气三次后，整个反应体系加热到回流，反应20h。反应液冷却后，将倒入水中并用EA萃取，再用无水硫酸镁干燥。有机相旋转蒸发除去溶剂，以PE：EA＝5:1(体积比)为淋洗剂，用硅胶层析柱分离，得到化合物2约2.5g,收率为54％.MALDI-TOF-MS：4686.57。
实施例3：化合物3的合成
化合物3-2的合成：
准确称量化合物1-1(2.1g,6.5mmol)，化合物3-1(8.8g，21.5mmol)，四(三苯基膦)钯(150mg,0.13mmol)，依次加入100mL三口烧瓶中，加入30mL无水甲苯。抽换氮气三次后，整个反应体系加热到回流，反应20h。反应液冷却后，将倒入水中并用EA萃取，最终浓缩和干燥，用异丙醇重结晶得到化合物3-2约3.9g,收率为74％。MS:813.01。
化合物3-5的合成：
将化合物3-3(8.6g，8mmol)，化合物3-4(2.5g，9.6mmol)，化合物1-7(2.6g，9.6mmol)，吡啶20mL加入到500mL三口烧瓶中，加入350mL氯仿，置换三次氮气，在回流下搅拌12h，将反应冷却至室温，DCM萃取，粗产物用硅胶柱进行纯化，DCM:PE＝5:1(体积比)作为洗脱剂，得到化合物3-5约5.2g，收率为41％。MALDI-TOF-MS：1575.81。
化合物3的合成：
准确称量化合物3-2(0.8g,1mmol)，化合物3-5(5.2g，3.3mmol)，四(三苯基膦)钯(69mg,0.06mmol)，依次加入100mL三口烧瓶中，加入30mL无水甲苯。抽换氮气三次后，整个反应体系加热到回流，反应20h。反应液冷却后，将倒入水中并用EA萃取，再用无水硫酸镁干燥。有机相旋转蒸发除去溶剂，以PE：EA＝10:1(体积比)为淋洗剂，用硅胶层析柱分离，得到化合物3约2.9g,收率为61％。MALDI-TOF-MS：4809.26。
实施例4：化合物4的合成
化合物4-3的合成：
准确称量化合物4-1(7.8g，8mmol)，化合物4-2(2.5g，9.6mmol)，化合物1-7(2.6g，9.6mmol)，吡啶20mL加入到500mL三口烧瓶中，加入350mL氯仿，置换三次氮气，在回流下搅拌12h，将反应冷却至室温，DCM萃取，粗产物用硅胶柱进行纯化，DCM:PE＝10:1(体积比)作为洗脱剂，得到化合物4-3约4.35g，收率为37％.MALDI-TOF-MS:1470.55.
化合物4的合成：
准确称量化合物1-4(0.85g,0.8mmol)，化合物4-3(3.8g，2.6mmol)，四(三苯基膦)钯(69mg,0.06mmol)，依次加入100mL三口烧瓶中，加入30mL无水甲苯。抽换氮气三次后，整个反应体系加热到回流，反应20h。反应液冷却后，将倒入水中并用EA萃取，再用无水硫酸镁干燥。有机相旋转蒸发除去溶剂，以PE：EA＝10:1(体积比)为淋洗剂，用硅胶层析柱分离，得到化合物4约1.9g,收率为51％.MALDI-TOF-MS：4746.82。
实施例5：化合物5的合成
化合物5-3的合成：
准确称量5-1(1.8g,10mmol)，5-2(2.5g,10mmol),叔丁醇钠(1.9g,20mmol)，双二亚苄基丙酮钯Pd(dba)2(113mg,0.2mmol),1,1'-双(二苯基膦)二茂铁(221mg,0.4mmol)加入到50mL三口烧瓶中，加入30mL无水甲苯，置换氮气3次，加热至回流，反应12h,反应液冷却后，将倒入水中并用EA萃取，再用无水硫酸镁干燥。有机相旋转蒸发除去溶剂，以PE为淋洗剂，用硅胶层析柱分离，得到化合物5-3约3.2g,收率为92％.MS:349.49。
化合物5-4的合成：
准确称量5-3(2.8g,8mmol)，5-2(2.0g,8mmol),叔丁醇钠(1.5g,16mmol)，Pd(dba)2(90mg,0.16mmol),三叔丁基膦(65mg,0.32mmol)加入到100mL三口烧瓶中，加入30mL无水甲苯，置换氮气3次，加热至回流，反应12h,反应液冷却后，将倒入水中并用EA萃取，再用无水硫酸镁干燥。有机相旋转蒸发除去溶剂，以PE为淋洗剂，用硅胶层析柱分离，得到化合物5-4约3.1g,收率为75％.MS:515.87。
化合物5-5的合成：
将化合物5-4(2.3g，4.5mmol)加入100mL三口烧瓶中后，加入30mL无水的四氢呋喃，置换3次氮气，充分搅拌溶解。然后将混合物冷却至-70℃并缓慢滴加n-BuLi(2.5M，5.5mL，13.5mmol)。将混合物在-50℃下搅拌2小时，然后再次冷却至-70℃，在此条件下一次性添加三甲基氯化锡(1.0M，14.9mL，14.9mmol)并再搅拌1小时。然后将溶液恢复至室温并搅拌过夜。将所得混合物倒入水中并用DCM萃取。最终浓缩和干燥，用异丙醇重结晶得到化合物5-5约2.3g,收率为52％.MS：1004.43。
化合物5-9的合成：
将化合物5-6(10.8g,10mmol)，化合物5-7(2.2g,12mmol)，化合物5-8(2.7g,12mmol)，吡啶20mL加入到500mL三口烧瓶中，加入350mL氯仿，置换三次氮气，在回流下搅拌12h，将反应冷却至室温，DCM萃取，粗产物用硅胶柱进行纯化，DCM:PE＝1:1作为洗脱剂，得到化合物5-9约4.9g，收率为34％.MALDI-TOF-MS：1454.41。
化合物5的合成：
准确称量化合物5-5(1g,1mmol)，化合物5-9(4.8g,3.3mmol)，四(三苯基膦)钯(69mg,0.06mmol)，依次加入100mL三口烧瓶中，加入30mL无水甲苯。抽换氮气三次后，整个反应体系加热到回流，反应20h。反应液冷却后，将倒入水中并用EA萃取，再用无水硫酸镁干燥。有机相旋转蒸发除去溶剂，以PE：EA＝30:1(体积比)为淋洗剂，用硅胶层析柱分离，得到化合物5约2.9g,收率为63％.MALDI-TOF-MS：4638.37。
实施例6：化合物6的合成
化合物6-2的合成：
将化合物6-1(10.3g，10mmol)，化合物1-6(2.76g，12mmol)，化合物1-7(3.27g，12mmol)，吡啶20mL加入到500mL三口烧瓶中，加入350ml氯仿，置换三次氮气，在回流下搅拌12h，将反应冷却至室温，DCM萃取，粗产物用硅胶柱进行纯化，DCM:PE＝5:1(体积比)作为洗脱剂，得到化合物6-2约5.4g，收率为36％.MS：1496.89。
化合物6的合成：
准确称量化合物5-5(1.0g,1mmol)，化合物6-2(4.9g，3.3mmol)，四(三苯基膦)钯(69mg,0.06mmol)，依次加入100mL三口烧瓶中，加入30mL无水甲苯。抽换氮气三次后，整个反应体系加热到回流，反应20h。反应液冷却后，将倒入水中并用EA萃取，再用无水硫酸镁干燥。有机相旋转蒸发除去溶剂，以PE：EA＝10:1(体积比)为淋洗剂，用硅胶层析柱分离，得到化合物6约2.7g,收率为56％.MALDI-TOF-MS：4763.70。
实施例7：化合物7的合成
化合物7-2的合成：
将化合物7-1(8.9g，8mmol)，化合物1-6(2.2g，9.6mmol)，化合物1-7(2.6g,9.6mmol)，吡啶20mL加入到500mL三口烧瓶中，加入350mL氯仿，置换三次氮气，在回流下搅拌12h，将反应冷却至室温，DCM萃取，粗产物用硅胶柱进行纯化，DCM:PE＝15:1(体积比)作为洗脱剂，得到化合物7-2约5.3g，收率为42％.MALDI-TOF-MS:1574.58.
化合物7的合成：
准确称量化合物5-5(1.0g,1mmol)，化合物7-2(5.2g，3.3mmol)，四(三苯基膦)钯(69mg,0.06mmol)，依次加入100mL三口烧瓶中，加入30mL无水甲苯。抽换氮气三次后，整个反应体系加热到回流，反应20h。反应液冷却后，将倒入水中并用EA萃取，再用无水硫酸镁干燥。有机相旋转蒸发除去溶剂，以PE：EA＝15:1(体积比)为淋洗剂，用硅胶层析柱分离，得到化合物7约3.1g,收率为63％.MALDI-TOF-MS：4998.22。
实施例8：化合物8的合成
化合物8的合成：
准确称量化合物3-2(0.8g,1mmol)，化合物1-8(4.9g，3.3mmol)，四(三苯基膦)钯(104mg,0.09mmol)，依次加入100mL三口烧瓶中，加入30mL无水甲苯。抽换氮气三次后，整个反应体系加热到回流，反应20h。反应液冷却后，将倒入水中并用EA萃取，再用无水硫酸镁干燥。有机相旋转蒸发除去溶剂，以PE：EA＝10:1(体积比)为淋洗剂，用硅胶层析柱分离，得到化合物8约2.2g,收率为48％.MALDI-TOF-MS：4566.39。
OPV器件的制备与表征
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。如图1所示，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的制备步骤如下：
1)ITO基片清洗
清洗ITO导电玻璃阳极层，后用去离子水、丙酮、异丙醇超声清洗15分钟，然后在等离子体清洗器中处理5分钟以提高电极功函。
2)阳极缓冲层103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104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和D18，PM6:D18质量比为0.8:0.2；受体材料选自化合物1；PM6:D18：化合物1的质量比为0.8:0.2:1.2。
4)阴极缓冲层105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106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：将受体材料化合物1改为化合物2。
器件实施例3：与器件实施例1的制备方法相同，区别在于：将受体材料化合物1改为化合物3。
器件实施例4：与器件实施例1的制备方法相同，区别在于：将受体材料化合物1改为化合物4。
器件实施例5：与器件实施例1的制备方法相同，区别在于：将受体材料化合物1改为化合物5。
器件实施例6：与器件实施例1的制备方法相同，区别在于：将受体材料化合物1改为化合物6。
器件实施例7：与器件实施例1的制备方法相同，区别在于：将受体材料化合物1改为化合物7。
器件实施例8：与器件实施例1的制备方法相同，区别在于：将受体材料化合物1改为化合物8。
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，计算光电转换效率如表1：
表1
器件实施例 受体材料 光电转化效率(％)
器件实施例1 化合物1 16.68
器件实施例2 化合物2 15.31
器件实施例3 化合物3 15.05
器件实施例4 化合物4 13.21
器件实施例5 化合物5 12.96
器件实施例6 化合物6 11.14
器件实施例7 化合物7 14.73
器件实施例8 化合物8 15.62
通过表1数据可知，按照本发明所述的低聚非富勒烯受体材料，可将其作为受体材料应用于有机太阳能电池器件中时，均同时表现出较高的光电转换效率。
通过器件实施例1和器件实施例8对比可知，器件实施例1相比器件实施例8光电效果提高了6.7％；原因在于化合物1中连接基团噻吩中被烷基取代，从而调节了化合物的溶解性和分子间聚集性能，从而使得化合物具有更优异的光电性能。
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 (12)

1.一种非富勒烯受体化合物，其特征在于：具有如通式(I-1)或通式(I-2)所示的结构：
其中，
A1、A2、A3独立选自通式(II)，
M每次出现，独立选自O或C(CN)2；
L1、L2独立选自取代或未取代的具有6至30个环原子的芳香基团、取代或未取代的具有5至30个环原子的杂芳香基团，或取代或未取代的具有5至30个环原子的非芳香环系；
Ar1每次出现，独立选自取代或未取代的具有6至40个环原子的芳香基团、取代或未取代的具有5至40个环原子的杂芳香基团，或取代或未取代的具有5至40个环原子的非芳香基团；
R0、R1、R2、R3、R4每次出现，独立选自：-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；
R5每次出现，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2至15个C原子的烷氧基羰基、氰基、硝基、-Cl、-Br、-F、-I，或上述基团组合形成的基团；
m选自1、2、3、4或5；
n选自1、2、3、4或5；
*表示连接位点；
“取代或未取代”表示所限定的基团无取代，或被一个或多个取代基R*取代；R*每次出现，独立选自-D、具有1至30个C原子的直链烷基、具有1至30个C原子的直链烷氧基、具有1至30个C原子的直链烷硫基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷氧基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷硫基、具有2至30个C原子的烷氧基羰基、氰基、硝基、-Cl、-Br、-F、-I、具有6-10个环原子的芳香基团、具有5-10个环原子的杂芳香基团，或上述基团组合形成的基团。
2.根据权利要求1所述的一种非富勒烯受体化合物，其特征在于：每次出现，选自其中，R5每次出现，独立选自具有1至10个C原子的直链烷基、具有1至10个C原子的直链烷氧基、具有1至10个C原子的直链烷硫基、具有3至10个C原子的支链或环状的烷基、具有3至10个C原子的支链或环状的烷氧基、具有3至10个C原子的支链或环状的烷硫基、具有2至10个C原子的烷氧基羰基、氰基、硝基、-Cl、-Br、-F、-I或-CF3。
3.根据权利要求1所述的一种非富勒烯受体化合物，其特征在于：
所述选自以下任一结构：
和/或所述选自以下结构：
4.根据权利要求1所述的一种非富勒烯受体化合物，其特征在于：Ar1每次出现，独立选自如下结构：
其中，
Ar2、Ar3每次出现，独立选自取代或未取代的具有6至20个环原子的芳香基团、取代或未取代的具有6至20个环原子的杂芳香基团；
W、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6每次出现，独立选自O、S、Se、NR12、CR13R14；
R6～R14每次出现，独立地选自-H、-D、具有1至30个C原子的直链烷基、具有1至30个C原子的直链烷氧基、具有1至30个C原子的直链烷硫基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷氧基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷硫基、具有2至30个C原子的烷氧基羰基、氰基、硝基、-Cl、-Br、-F、-I、具有6-10个环原子的芳香基团、具有5-10个环原子的杂芳香基团，或上述基团组合形成的基团。
5.根据权利要求4所述的一种非富勒烯受体化合物，其特征在于：
Ar2选自如下结构：
其中：
X每次出现，独立选自CR15或N；
Y每次出现，独立选自：O、S、Se、NR16；
R15-R16每次出现，独立地选自：-H、-D、具有1至30个C原子的直链烷基、具有1至30个C原子的直链烷氧基、具有1至30个C原子的直链烷硫基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷氧基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷硫基、具有2至30个C原子的烷氧基羰基、氰基、硝基、-Cl、-Br、-F、-I、具有6-10个环原子的芳香基团、具有5-10个环原子的杂芳香基团，或上述基团组合形成的基团；
和/或Ar3选自如下任一结构：
其中，
V每次出现，独立选自CR17或N；
Z每次出现，独立选自：O、S、Se、CR18R19；
R17、R18、R19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30个C原子的直链烷氧基、具有1至30个C原子的直链烷硫基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷氧基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷硫基、具有2至30个C原子的烷氧基羰基、氰基、硝基、-Cl、-Br、-F、-I、具有6-10个环原子的芳香基团、或具有5-10个环原子的杂芳香基团，或上述基团组合形成的基团；
#表示稠合位点。
6.根据权利要求5所述的一种非富勒烯受体化合物，其特征在于：(A-1)选自如下结构：
和/或(A-2)选自如下结构：
7.根据权利要求4所述的一种非富勒烯受体化合物，其特征在于：R6-R14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、-Cl、-Br、-F、-I、具有6-10个环原子的芳香基团或具有6-10个环原子的芳香基团与具有1至20个C原子的直链烷基的组合形成的基团。
8.根据权利要求1所述的一种非富勒烯受体化合物，其特征在于：L1、L2独立选自以下任一基团：
其中，
R20、R21每次出现，独立地选自具有1至20个C原子的直链烷基、具有3至30个C原子的支链或环状的烷基、具有6-10个环原子的芳香基团、具有5-10个环原子的杂芳香基团，或上述基团组合形成的基团。
9.根据权利要求1所述的一种非富勒烯受体化合物，其特征在于：通式(II)中选自如下任一结构：
和/或选自如下任一结构：
10.根据权利要求1所述的一种非富勒烯受体化合物，其特征在于：通式(II)选自如下结构：
11.一种混合物，其特征在于：所述混合物包括权利要求1-10任一项所述的非富勒烯受体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。
12.一种有机电子器件，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1-11任一项所述的非富勒烯受体化合物或根据权利要求12所述的混合物。
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