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摘 要

由于氟原子具有原子半径小、电负性大等特性，因此引入了氟原子或者含氟基团的有机化合物往往具有一些特殊的性质。苯并噻二唑作为一个被广泛应用的缺电子基团，具有一些较为突出的优点：一定的刚性平面结构；良好的载流子传输特性；与给电子基团形成给体-受体（D-A）共轭结构后可以获得较低的能带隙而被广泛用于光电材料分子的设计与性质研究.

本实验发展了一种新的钯催化的氧化偶联反应，可将氟代苯并噻二唑类化合物和噻吩的直接偶联。该反应利用简单的氟代苯并噻二唑和噻吩为原料高效简洁地制备有机光电材料中的一些重要结构单元，并采用5%的Pd(OAc)₂为催化剂、10%的dppe作为配体，2.0当量的K₂CO₃为碱、1.5当量的AdOH为添加剂、甲苯作为溶剂。和以往的方法相比，它有许多优点，比如操作简便，效率高以及广泛的官能团兼容性。

关键词：钯催化，氟代苯并噻二唑，直接噻吩化，氧化偶联

ABSTRACT

Because of the unique characteristics of fluorine atom, such as small size, the strongest electronegativity and so on, fluorinated organic compounds play an important role in functional materials and life sciences. Benzothiadiazole，which was widely used as an electron deficient group has some of the more prominent advantages: a certain rigid planar structure such as a good carrier transport properties, and to form electron donor group - acceptor (DA ) can get lower after conjugated structure and properties of the design it can be widely used in molecular optoelectronic materials band gap.

A palladium catalysed cross coupling between monobromide substituted DFBTs and thiophenes has been developed. The reaction uses a simple fluorinated benzothiadiazole and thiophene as raw materials, which can synthetize organic some important structural simply and efficiently prepared for photovoltaic materials. The reaction was carried out in the presence of 5 mol% Pd (OAc) 2 as catalyst, 10 mol% of dpep as ligand, 2.0 eqviv K2CO3 as base, 1.5 equiv AdOH as additive and toluene as solvent. And compared to the conventional method, it has many advantages such as the synthetic simplicity, high efficiency, and excellent functional group compatibility.

KEYWORDS: Palladium-catalyzed, DFBTs, Direct thienylation, Cross-coupling

目 录

摘 要 1

ABSTRACT 2

第一章 文献综述 2

1.1概述 2

1.2本课题要研究的问题和研究手段 7

第二章 反应条件的优化 8

2.1溶剂的优化 8

2.2 添加剂的优化 8

2.3配体的优化 9

2.4碱的优化 10

2.5催化剂的优化 10

2.6空白实验对比 11

2.7 总结 11

第三章 底物适用性考察和应用 12

3.1底物实用性考察 12

3.2 氟代苯并噻二唑与噻吩的氧化偶联应用 13

3.3产物结构表征 14

第四章 总结 22

参考文献 23

致 谢 25

第一章 文献综述

1.1概述

早在1853年人类就发现了光伏效应，但是直至上世纪五十年代，太阳能利用领域才取得两项关键的技术突破：一是1954年美国贝尔实验室研制出65%的实用型单晶硅电池，二是1955年以色列Tabor提出选择性吸收表面概念和理论，并研制出选择性太阳吸收涂层。这两项突破为太阳能的普遍应用奠定了技术基础。到目前为止太阳能电池的发展经过了三次技术革新浪潮，第一次技术浪潮发生在三十多年前，以太阳能级硅和硅片为原料的晶体硅电池，目前依旧是太阳能产业的主流。但是该技术的生产成本高昂，此外硅片容易碎，增加了生产的难度。第二次技术革新发生在十几年前，以铜铟镓硒[Cu(Ln, Ga)Se₂, CIGS]电池、碲化镉（CdTe）电池为代表的薄膜电池尽管厚度只有晶体硅的1/100，但是成本依旧高昂，而且镉元素对土壤和生物体也有着严重的毒害作用。第三次技术革新浪潮则以有机太阳能电池为代表，1995年，Halls等报道MEH-PPV和CN-PPV的共混体系组成互穿网络的结构^[1]。同年，Heeger等报道了MEH-PPV和C₆₀共混组成本体异质结^[2]，光电转化率为2.9%。在接下来的近二十年里有机材料学家展开大量的研究工作，也取得了突破性进展，2007年12月实现了1美元/Wp的成本。目前公司报道最高转化率已经超过了10%。

Table 1-1 太阳能电池发展的三次技术革新浪潮

（数据来源：Nanosolar）

和无机太阳能电池相比，有机太阳能电池具有以下优点：化学可变性大，原料来源广泛；有多种途径可改变和提高材料光谱吸收能力，扩展光谱吸收范围，并提高载流子的传送能力；加工容易、可大面积成膜，还可进行拉伸取向使极性分子规整排列，采用膜技术可在分子生长方向控制膜的厚度；容易进行物理改性；电池制作的结构可多样化，并有望将来替代无机太阳能电池。

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