[發(fā)明專利]吡啶并[3,4-b]吡嗪衍生物及其用途

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210478638.7
• 申請日: 2012-11-22
• 公開（公告）號: CN102977093A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 花建麗;應(yīng)偉江;郭福領(lǐng);金斌;武文俊;李晶;田禾
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號: C07D471/04
• 分類號: C07D471/04;C09B23/04;H01G9/20
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責(zé)任公司 31203
• 代理人: 薛美英;程意意

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種吡啶并[3，4-b]吡嗪衍生物及其用途。

背景技術(shù)

伴隨著人類工業(yè)文明的迅速發(fā)展，煤、石油和天然氣等礦物資源日益枯竭，由此引發(fā)的能源危機(jī)和環(huán)境污染已成為亟待解決的嚴(yán)重問題。因此人們迫切需要尋找其他新的可替代能源。染料敏化太陽能電池(B.O’Regan，M.Nature，1991，353，737-740)，因其低成本，具有潛在的實(shí)用價(jià)值。

染料敏化太陽能電池(DSSC)通常由半導(dǎo)體氧化物TiO₂納米多孔膜，染料敏化劑，氧化還原電解質(zhì)和Pt電極等組成，其中寬光譜、高摩爾消光系數(shù)、低成本的染料敏化劑是整個(gè)DSSC系統(tǒng)的核心部分。迄今為止，光電轉(zhuǎn)換效率最好的光敏染料是聯(lián)吡啶釕絡(luò)合物(約12.0％)，但由于釕是稀有金屬、價(jià)格比較昂貴，而且其制備過程較復(fù)雜。

鑒于此，尋找低成本、易于制備、且具有良好應(yīng)用性能的非貴金屬有機(jī)太陽電池敏化材料成為本領(lǐng)域中迫切需要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明人以吡啶并[3，4-b]吡嗪作為共軛單元，并對其進(jìn)行化學(xué)修飾，即一端連接不同的供電子基團(tuán)，另一端連接羧基為吸電子基團(tuán)，用來吸附在TiO₂上，組成一系列電子推-拉型吡啶并[3，4-b]吡嗪的衍生物。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：由于吡啶并[3，4-b]吡嗪作為共軛體系具有良好的平面結(jié)構(gòu)，連接上供電子基團(tuán)和吸電子基團(tuán)，激發(fā)態(tài)時(shí)電子更容易轉(zhuǎn)移，使該類吡啶并[3，4-b]吡嗪衍生物產(chǎn)生獨(dú)特的光電化學(xué)性能，可用作染料敏化太陽能電池的光敏化劑。

因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于，提供一種新穎的吡啶并[3，4-b]吡嗪衍生物。

本發(fā)明所說的吡啶并[3，4-b]吡嗪衍生物，具有式I所示結(jié)構(gòu)：

式I中，R₁，R₂和R₃分別獨(dú)立選自：由具有供電子效應(yīng)取代基取代的苯基中一種；A為二價(jià)的5～6元芳環(huán)基或芳雜環(huán)基，所述芳雜環(huán)基的雜原子為O或S。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，揭示上述吡啶并[3，4-b]吡嗪衍生物(式I所示化合物)的一種用途，即本發(fā)明所提供的吡啶并[3，4-b]吡嗪衍生物(式I所示化合物)作為染料敏化太陽能電池的光敏化劑的應(yīng)用。

本發(fā)明還有一個(gè)目的在于，提供一種制備式I所示化合物的方法，所述方法的主要步驟是：首先由二溴代的吡啶并[3，4-b]吡嗪(起始原料，式II所示化合物)與芳香烴的硼酸(R₃-B(OH)₂)經(jīng)Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)，得到式III所示化合物；然后，由式III所示化合物與橋鏈的含有硼酸的醛((HO)₂B-A-CHO)經(jīng)Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)，得到式IV所示化合物；最后，由式IV所示化合物與氰基乙酸進(jìn)行Knoevenagel縮合反應(yīng)，得到目標(biāo)化合物(式I所示化合物)；

其中本發(fā)明所用的原料(式II所示化合物)的制備可參考下列合成策略進(jìn)行，具體步驟請參見(J.Am.Chem.Soc.2008，130，732-742)或?qū)嵤├?。

附圖說明

圖1為化合物I-1～化合物I-6在二氯甲烷中的歸一化紫外-可見吸收譜圖，

其中，橫坐標(biāo)表示的是波長，單位為納米；縱坐標(biāo)表示的是摩爾消光系數(shù)，單位為升每摩爾每厘米。

圖2為化合物I-1～化合物I-6在二氧化鈦膜上的紫外-可見吸收譜圖，

其中，橫坐標(biāo)表示的是波長，單位為納米；縱坐標(biāo)表示的是摩爾消光系數(shù)，單位為升每摩爾每厘米。

圖3是以瑞士的SolarOnix公司提供的N719為光敏化劑的太陽能電池的I-V曲線，

其中，橫坐標(biāo)表示的是電壓，單位為伏；縱坐標(biāo)表示的是電流密度，單位為毫安每平方厘米。

圖4是由化合物I-1～化合物I-6作為光敏化劑的太陽能電池的I-V曲線，

其中，橫坐標(biāo)表示的是電壓，單位為伏；縱坐標(biāo)表示的是電流密度，單位為毫安每平方厘米。

具體實(shí)施方式

在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案中，R₁，R₂和R₃分別獨(dú)立選自：由C₁～C₁₀烷氧基或式V所示基團(tuán)取代的苯基中一種：

式V中，R₄和R₅分別獨(dú)立選自H或6元芳環(huán)基中一種。