專利名稱：利用微波反應(yīng)制備茚-C<sub>60</sub>雙加成物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有機(jī)化工領(lǐng)域的制備，具體為一種利用微波反應(yīng)制備茚-C6tl雙加成物 的方法。自從1995年，Yu Gang發(fā)現(xiàn)了聚對(duì)苯乙炔衍生物與富勒烯(C6tl)之間的超快電荷 傳輸以來(lái)，C6tl及其衍生物由于具有高的電子遷移率和電子親和能，而被確認(rèn)為聚合物本體 異質(zhì)結(jié)薄膜光伏電池中理想的電子受體材料。但是C6tl在有機(jī)溶劑中較差的溶解性制約了 本體異質(zhì)結(jié)薄膜的制備。為了改善C6tl在有機(jī)溶劑中的溶解性，在其表面弓I入取代基得到的 C60衍生物，如[6，6]-苯基-C61- 丁酸甲酯(PC61BM)和[6，6]-苯基-C71- 丁酸甲酯(PC71BM), 在氯仿、四氫呋喃、甲苯、氯苯、鄰二氯苯等中具有良好的溶解性，是目前應(yīng)用最為廣泛的電 子受體材料。但是這兩種材料的LUMO能較低，這制約了聚合物本體異質(zhì)結(jié)光伏電池開(kāi)路電 壓的提高；此外PC61BM和PC71BM在可見(jiàn)光區(qū)的吸收不佳，這會(huì)影響到聚合物本體異質(zhì)結(jié)光 伏電池的短路電流；更為嚴(yán)重的是，PC61BM和PC71BM需要5步化學(xué)反應(yīng)合成，收率低、價(jià)格昂 貴，這些問(wèn)題都限制了聚合物光伏電池的進(jìn)一步發(fā)展。因此，一種高效、低成本的新型受體 材料的開(kāi)發(fā)迫在眉睫。將具有共軛特性的茚引入C6tl的表面，能夠獲得改進(jìn)的LUMO能以及增強(qiáng)的可見(jiàn)光 區(qū)吸收。Puplovskis 等(TfeiraAei/ro/ Lett.，1997，38，285-288)通過(guò)[4+2]環(huán)加成反應(yīng)， 將茚單加成于C6tl上，得到了含一個(gè)單茚取代富勒烯衍生物；中國(guó)發(fā)明專利CN 101529610A 描述了通過(guò)Puplovskis等報(bào)道的方法合成，并以富勒烯專用液相分析柱分析，不僅得到了 茚-C6tl單加成物，同時(shí)也得到了茚-C6tl雙加成物，并將這類新的富勒烯衍生物用于有機(jī)光伏 器件研究；李永舫等 U； Am. Chem. 5bc.，2010，7忍，5532-5537)對(duì) Puplovskis 等的合成 工藝進(jìn)行了一定的改進(jìn)，使茚-C6tl雙加成物收率達(dá)到34%。將茚-C6tl雙加成物與聚(3-己 基)噻吩制成聚合物光伏器件，已經(jīng)獲得了高達(dá)6. 48%的光電轉(zhuǎn)換效率，比聚(3-己基)噻 吩與PC61BM制成的聚合物光伏器件5%的最高光電轉(zhuǎn)換效率提高了 30%。因此茚-C6tl雙加 成物是一種更為優(yōu)異的電子受體材料。茚-C6tl雙加成物的結(jié)構(gòu)式如下式所示
但是，這些現(xiàn)有技術(shù)中合成茚-C6tl雙加成物的方法較少，且存在一些缺點(diǎn)，例如， Puplovskis等以鄰二氯苯作溶劑，需要在大于180°C的溫度下反應(yīng)12小時(shí)；李永舫等以 1，2，4-三氯苯作溶劑，需要在大于214°C的溫度下反應(yīng)12小時(shí)，且茚-C6tl雙加成物的最高 收率只有34%。這些技術(shù)中，反應(yīng)周期較長(zhǎng)以及反應(yīng)選擇性過(guò)低，不利于茚-C6tl雙加成物的 成本的降低，限制了其規(guī)?；a(chǎn)。
背景技術(shù)：
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利用微波反應(yīng) 制備茚-C6tl雙加成物的方法，該方法耗能少、反應(yīng)迅速、能夠縮短反應(yīng)時(shí)間，有更高的反應(yīng) 轉(zhuǎn)化率和收率。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取的技術(shù)解決方案如下
一種利用微波反應(yīng)制備茚-C6tl雙加成物的方法，其特征在于，該方法將C6tl、茚放入帶有 攪拌器、冷凝管和溫度計(jì)的三口瓶中，加入溶劑混合均勻，置于微波反應(yīng)器中，其中，C60和茚 的摩爾比為1 :5 1 :50，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在功率為300 1000W的微波輻射下攪拌反應(yīng)5 分鐘到2小時(shí)，經(jīng)甲醇沉降后提純，得到茚-C6tl雙加成物。本發(fā)明利用微波反應(yīng)制備茚-C6tl雙加成物，借助微波能量場(chǎng)每秒24. 5億次的正負(fù) 極性變換，驅(qū)動(dòng)反應(yīng)體系內(nèi)分子發(fā)生高速運(yùn)動(dòng)和相互碰撞，極大地提高了化學(xué)反應(yīng)速率，使 制備茚-C6tl雙加成物的時(shí)間從12小時(shí)縮短至5分鐘到2小時(shí)，同時(shí)，也使茚-C6tl雙加成物 在產(chǎn)物混合體系中的含量增加，提高了反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和收率。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)發(fā)明人給出的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，目的在于更好地理解本發(fā) 明，所舉實(shí)施例是較優(yōu)的例子，本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。本發(fā)明的利用微波反應(yīng)制備茚-C6tl雙加成物的方法，將C6tl和茚按一定比例放入帶 有攪拌器、冷凝管、溫度計(jì)的三口瓶中，加入溶劑攪拌均勻后，置于微波反應(yīng)器中，在氮?dú)獗?護(hù)下，在一定功率的微波輻射下進(jìn)行攪拌反應(yīng)，經(jīng)甲醇沉降后提純，得到目標(biāo)產(chǎn)物茚-C6tl雙 加成物。利用微波反應(yīng)制備茚-C6tl雙加成物按下式步驟進(jìn)行。
權(quán)利要求
一種利用微波反應(yīng)制備茚 C60雙加成物的方法，其特征在于，該方法將C60、茚放入帶有攪拌器、冷凝管和溫度計(jì)的三口瓶中，加入溶劑混合均勻，置于微波反應(yīng)器中，其中，C60和茚的摩爾比為15～150，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在功率為300～1000W的微波輻射下攪拌反應(yīng)5分鐘到2小時(shí)，經(jīng)甲醇沉降后提純，得到茚 C60雙加成物。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的C6tl和茚的摩爾比為1:20。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶劑為1，2，4-三氯苯或鄰二氯苯。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述微波輻射下攪拌反應(yīng)時(shí)間為30分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用微波反應(yīng)制備茚-C60雙加成物的方法，其特征在于，該方法將C60、茚放入帶有攪拌器、冷凝管和溫度計(jì)的三口瓶中，加入溶劑混合均勻，置于微波反應(yīng)器中，其中，C60和茚的摩爾比為15～150，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在功率為300～1000W的微波輻射下攪拌反應(yīng)5分鐘到2小時(shí)，經(jīng)甲醇沉降后提純，得到茚-C60雙加成物。該方法耗能少、反應(yīng)迅速、能夠縮短反應(yīng)時(shí)間，有更高的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和收率。
文檔編號(hào)C07C13/64GK101982449SQ20101052073
公開(kāi)日2011年3月2日 申請(qǐng)日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者叢志遠(yuǎn), 劉建群, 劉紅利, 杜渭松, 蔣忠亮, 賈林, 陳冬, 高潮 申請(qǐng)人:西安近代化學(xué)研究所