1',2',5'-тризамещенные фуллеропирролидины, способ их получения и применение в фотовольтаической ячейке - заявка 2016121444 на патент на изобретение в РФ

1. Фуллеропирролидины с общей формулой (1)
где C2n - углеродный каркас фуллерена С60 или С70, в которых
R и R' - одинаковые или взаимно различающиеся и представляют собой заместитель в виде произвольным образом замещенной алкильной группы С120, галоидалкильной группы С120, предпочтительно фторалкильной группы С120, алкилэфирной группы C120, арил-С120 алкильной группы или гетероарил-С120 алкильной группы,
R1 и R2 - одинаковые или не зависят друг от друга и представляют собой заместитель в виде атома водорода, произвольным образом замещенной алкильной группы С120, галоидалкильной группы С120, предпочтительно фторалкильной группы С120, алкилэфирной группы С120, фторированной алкилэтильной группы С120, алкокси группы С120, фторалкокси группы С120, алкилтио группы С120, фторалкилтио группы С120, арил-С120 алкильной группы или гетероарил-С120 алкильной группы,
тогда как n и m - число заместителей R1 и R2 в соответствующих фенильных кольцах, присоединенных к пирролидиновому фрагменту, не зависят друг от друга и равны целому числу от 1 до 3.
2. Фуллеропирролидины по п. 1, характеризующиеся тем, что R и R' - одинаковые или не зависят друг от друга и представляют собой заместитель в виде произвольным образом замещенной алкильной группы С120, галоидалкильной группы С120, алкилэфирной группы С120, арил-С120 алкильной группы или гетероарил-C120 алкильной группы, a R1 и R2 - одинаковые или не зависят друг от друга и представляют собой алкокси группу С120, фторалкокси группу С120, алкилтио группу С120 или фторалкилтио группу С120, тогда как n=1 или 2, a m=1, 2 или 3.
3. Фуллеропирролидины по п. 1, характеризующиеся тем, что R и R' - одинаковые или не зависят друг от друга и представляют собой заместитель в виде произвольным образом замещенной алкильной группы С120, галоидалкильной группы С120, алкилэфирной группы С120, арил-С120 алкильной группы или гетероарил-C120 алкильной группы, a R1 и R2 - одинаковые или не зависят друг от друга и представляют собой алкокси группу С120 или алкилтио группу С120, тогда как n=1 или 2, a m=1, 2 или 3.
4. Фуллеропирролидины по п. 1, характеризующиеся тем, что R и R' - одинаковые или не зависят друг от друга и представляют собой заместитель в виде произвольным образом замещенной алкильной группы С120, галоидалкильной группы С120, алкилэфирной группы С120, арил-С120 алкильной группы или гетероарил-C120 алкильной группы, a R1 и R2 - одинаковые или не зависят друг от друга и представляют собой алкокси группу С120 или алкилтио группу С120, тогда как n=2, а m=3.
5. Фуллеропирролидины по п. 1, характеризующиеся тем, что R представляет собой заместитель в виде произвольным образом замещенной алкильной группы С120 или алкилэфирной группы С120.
6. Фуллеропирролидины по п. 1, характеризующиеся тем, что R' представляет собой заместитель в виде произвольным образом замещенной алкильной группы С120 или алкилэфирной группы С120.
7. Фуллеропирролидины по п. 1, характеризующиеся тем, что R1 и R2 одинаковые или не зависят друг от друга и представляют собой заместитель в виде атома водорода, алкокси группы С120 или алкилтио группы C120.
8. Фуллеропирролидины по п. 1, характеризующиеся тем, что R1 и R2 одинаковые или не зависят друг от друга и представляют собой атом водорода или алкокси группу C120.
9. Фуллеропирролидины по п. 1, характеризующиеся тем, что R1 и R2 одинаковые или не зависят друг от друга и представляют собой атом водорода или алкилтио группу C120.
10. Фуллеропирролидины по п. 1, имеющие одну из формул a1-а6, b1-b6, c1-с6, d1-d6, e1-e6, f1-f6, g1-g6.
в которых C2n - фуллереновый каркас фуллерена С60 или фуллерена С70, предпочтительно фуллерена С60;
X представляет собой О или S;
R, R' и R3 одинаковые или не зависят друг от друга и представляют собой заместитель в виде произвольным образом замещенной алкильной группы С120, фторалкильной группы С120 или алкилэфирной группы С120.
11. Способ получения фуллеропирролидинов формулы (1),
в которой
C2n - фуллереновый каркас фуллерена С60 или фуллерена С70, в которых
R и R' - одинаковые или не зависят друг от друга и представляют собой заместитель в виде произвольным образом замещенной алкильной группы С120, галоидалкильной группы С120, предпочтительно фторалкильной группы С120, алкилэфирной группы С120, арил-С120 алкильной группы или гетероарил-С120 алкильной группы,
R1 и R2 - одинаковые или не зависят друг от друга и представляют собой заместитель в виде атома водорода, произвольным образом замещенной алкильной группы С120, галоидалкильной группы С120, предпочтительно фторалкильной группы С120, алкилэфирной группы С120, фторированной алкилэфирной группы С120, алкокси
группы С120, фторалкокси группы С120, алкилтио группы С120, арил-С120 алкильной группы или гетероарил-С120 алкильной группы,
а n и m представляют собой число заместителей R1 и R2 в соответствующих фенильных кольцах, присоединенных к пирролидиновому фрагменту, не зависят друг от друга и являются целы числом от 1 до 3,
характеризующийся тем, что такой процесс проводят в соответствии со схемой
в которой NBS представляет собой 1-бром-2,5-пирролидиндион, a R, R', R1, R2, m и n имеют те же значения, что и в формуле (1).
12. Применение фуллеропирролидинов в соответствии с любым из пп. 1-10 в тонкой пленке фотовольтаической ячейки, предпочтительно в тонкой пленке органической фотовольтаической ячейки или органической солнечной ячейки.
13. Применение по п. 12, характеризующееся тем, что, по крайней мере, один фуллеропирролидин используется в сочетании, по крайней мере, с одним электронодонорным компонентом, выбранным из (i) полностью сопряженного или частично сопряженного полимера (ii), низкомолекулярного донорного материала или (iii) неорганических наночастиц.
14. Применение по п. 12, характеризующееся тем, что полностью сопряженный или частично сопряженный полимер (i) выбирается из группы поли(3-гексилтиофена) Р3НТ, поли(2,7-(9,9-ди(алкил)-флуорен)-альт-5,5-(4',7-ди-2-тиенил-2',1',3'-бензотиадиазола)) (PFDTBT), поли(2,6-(4,4-бис-(2'-этилгексил)-4Н-циклопента(2,1-b;3,4-6')дитиофен)-альт-4',7'-(2',1',3'-бензотиадиазола) (PCPDTBT), поли(2,6-(4,4-ди(н-додецил)-4Н-циклопента(2,1-b;3,4,-6')дитиофен)-альт-5,5-(4',7'-ди-2-тиенил-2',1',3'-бензотиадиазола)) и поли[N-9'-гептадеканил-2,7-карбазол-альт-5,5-(4',7'-ди-2-тиенил-2',1',3'-бензотиадиазола) (PCDTBT), предпочтительно поли(3-гексилтиофена).
15. Применение по п. 12 для улучшения напряжения холостого хода (VOC) и общего коэффициента преобразования энергии (РСЕ) органических фотовольтаических устройств и увеличения коэффициента преобразования энергии солнечных ячеек, предпочтительно органических солнечных ячеек.
Наверх