基于四氟苯的共轭聚合物的直接芳基化缩聚合成研究

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水/醇溶性共轭聚合物(WSCPs)作为界面修饰材料已被广泛应用于高效光电器件的制备,目前主要采用传统的交叉偶联缩聚合成,合成过程较为复杂。另一方面,n型共轭聚合物需要同时具有低的最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道(LUMO)能级,发展相对滞后。直接芳基化缩聚(DArP)具有原子经济、步骤简单、不产生有毒副产物等优点,是一种极具发展潜力的共轭聚合物合成新方法;1,2,4,5-四氟苯(TFB)是一种廉价的商业化试剂,由于四个氟原子的引入,TFB的两个C-H键具有较高的直接芳基化反应活性,以之为C-H单体,可通过DArP合成共轭聚合物。有鉴于此,本论文以TFB为C-H单体、带极性烷基侧链的2,7-二溴代芴以及3,6-二(5-溴吡啶基)吡咯并吡咯二酮(PyDPP)为C-Br单体,探索了WSCPs和n型共轭聚合物的DArP合成。主要成果如下:1.通过TFB与2,7-二溴代芴衍生物的DArP合成了带有不同极性侧基的共轭聚合物。发现侧链带膦酸酯和胺基的聚合物PFEP和PFN可通过常见DArP聚合条件合成(羧酸作为添加剂);而由于溴代烷基侧链易与羧酸盐发生亲核取代反应,带溴代烷基侧链的PFBr的合成需要在无羧酸添加剂的反应条件下进行,且Ag2CO3作为助催化剂。将所合成的WSCPs作为阴极界面修饰材料,制备了高效太阳能电池(OSC)器件。2.通过TFB与PyDPP的DArP合成了n型共轭聚合物PPyDPP,基于该类聚合物的有机薄膜晶体管(OTFT)器件的电子迁移率可达0.15 cm~2V-1s-1。发现还原消去是该聚合反应的决速步;在聚合体系中加入Cu I对聚合反应有促进作用,可以获得具有较高分子量的聚合物。
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