环戊联噻吩的应用

环戊联噻吩（4H-cyclopenta[1,2-b:5,4-b]bisthiophene）是一种分子式为C9H6S2、熔点为71.0-75.0°C，沸点为307.8±22.0°C的米白色粉末。在不同的合成和结晶条件下，其也以绿色或浅黄色粉末形式存在。在溶解度方面，环戊联噻吩易溶于甲苯，不溶于水^[1]。环戊联噻吩在工业上是一种重要的有机合成中间体。它常被用来合成多种D-A型共轭聚合物。因此，其在太阳能电池及热电性方面具有不可替代的作用^[2]。

图一.环戊联噻吩

应用

合成D-A型共轭聚合物

太阳能电池的功率转换效率是目前急需攻克的能源问题之一。而以环戊联噻吩为单元的共轭聚合物，使太阳能电池的功率转换效率有1%提高到了9%。由交替的供体-受体单元组成是这类共轭聚合物的特点，目前已经得到了广泛的发展^[3]。

以环戊联噻吩为单元的聚合物具有大量的窄带隙。CPDT单元可以考虑为2,2-二噻吩连着一个桥接碳。由于它的平面性，环戊联噻吩基聚合物被发现具有低氧化电位，因此，这些窄带隙具有良好的导电性^[4]。CPDT的4-碳可以很容易被烷基侧链功能化，以增加所得聚合物的溶解性。最近发现CPDT的4-碳原子被杂原子取代(如Si或Ge)，可以提高光伏效率^[5]。由此后续开发出各种基于环戊联噻吩的新型太阳能电池材料。其不仅在电池功率转换效率方面有了显著提高，而且在很大程度上改善了D-A型共轭聚合物的溶解性^[6]。

合成

在环戊联噻吩的合成中，关键化合物是4H-环戊基-[2,1-b:3,4-b′]二噻吩-4-酮（3）。制备酮3的第一步是由3-溴噻吩通过与正丁基锂的锂化反应，以89%的产率一锅合成双（2-碘-3-噻吩基）甲醇。然后与甲酸乙酯反应，进一步脱锂，最后与二碘乙烷反应。通过PCC铅对双（2-碘-3-噻吩基）甲醇的氧化合成了双(2-碘-3-噻吩基)酮(2)，收率为94%。

在碱性条件下和热乙二醇中，通过水合肼将酮3还原为环戊联噻吩（Kizhner反应），产率为90%^[7,8]。

References

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