[發(fā)明專利]一種苯并咔唑類染料敏化劑的合成及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710453634.6
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107253946B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣紹亮;韓亮;劉陽;葉青;李郁錦;高建榮
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C07D417/04
• 分類號: C07D417/04;C07D417/14;C09B57/00;H01G9/20
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;王兵

本發(fā)明公開了一種苯并咔唑類化合物及其制備與應(yīng)用。所述苯并咔唑類化合物如式I、式II和式III所示；本發(fā)明所述的合成方法為：將式IVa～I(xiàn)Vc化合物與式V與有機(jī)溶劑混合，在堿性物質(zhì)的作用下，加熱回流攪拌反應(yīng)8～14h，反應(yīng)完全后，旋干溶劑，殘余物用洗脫劑溶劑進(jìn)行硅膠柱層析，獲得式I～I(xiàn)II所示的含喹喔啉衍生物的咔唑類化合物。本發(fā)明所述的苯并咔唑類化合物可以作為染料敏化劑應(yīng)用于染料敏化太陽能電池，為染料敏化劑的篩選增添了新的可應(yīng)用物質(zhì)。

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種苯并咔唑類染料敏化劑的合成及應(yīng)用。

(二)背景技術(shù)

染料敏化劑是DSSC中決定可見光吸收和光電轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料，具有結(jié)構(gòu)易設(shè)計(jì)修飾和加工、成本低、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。咔唑衍生物由于其獨(dú)特的電子和光學(xué)性能并且有著顯著的熱穩(wěn)定性已被廣泛用于有機(jī)發(fā)光二極管、有機(jī)光伏電池和DSSCs中。咔唑由于具有許多修飾位點(diǎn)，經(jīng)常在DSSC中用作供體和π橋。苯并咔唑作為分子內(nèi)共軛的電子轉(zhuǎn)移化合物，具有較強(qiáng)的給電子能力、平面性較好、能夠促進(jìn)染料分子更好地離域等特點(diǎn)，由于其在可見光區(qū)響應(yīng)度高、太陽光照射下穩(wěn)定性好而受到了廣泛關(guān)注。2015年Zheng課題組報(bào)道了一類以基于2-乙基已基取代的苯并咔唑作為電子給體的D-π-A型染料敏化劑，取得了7.54％的光電轉(zhuǎn)換效率。

本發(fā)明將苯并咔唑結(jié)構(gòu)引入電子給體中，以苯并噻二唑聯(lián)芳環(huán)作為橋鍵，氰乙酸作為受體，合成得到了三個(gè)苯并咔唑類染料敏化劑。目前，尚無文獻(xiàn)報(bào)道該結(jié)構(gòu)的太陽能電池應(yīng)用。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種苯并咔唑類化合物的制備及將其應(yīng)用于染料敏化太陽能電池。

一種結(jié)構(gòu)如式I、式II或式III所示的苯并咔唑類化合物：

本發(fā)明所述如式I、式II或式III所示的苯并咔唑類化合物可按照以下方法制備得到：

向式Iva、Ivb或IVc所示的化合物中加入式V所示的化合物，在有機(jī)溶劑中，在堿性物質(zhì)的作用下，在60-80℃(優(yōu)選為61-62℃)下加熱回流攪拌反應(yīng)8～14h(優(yōu)選為10～12h)，反應(yīng)完全后，所得反應(yīng)混合液經(jīng)后處理分別得到式I、式II或式III所示的苯并咔唑類化合物；所述的式Iva、Ivb或IVc所示的化合物與式V所示的化合物、堿性物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為：1:1.0～3.0:3.0～6.0；

進(jìn)一步，所述堿性物質(zhì)為哌啶、吡啶、三乙胺或者二甲胺中的一種或多種，優(yōu)選哌啶。

進(jìn)一步，所述有機(jī)溶劑為乙腈、氯仿、四氫呋喃或1,4-二氧六環(huán)中的一種或多種，優(yōu)選氯仿。

再進(jìn)一步，所述有機(jī)溶劑用量以式Iva、Ivb或IVc所示的化合物的物質(zhì)的量計(jì)為40～100mL/mmol，優(yōu)選70mL/mmol。

本發(fā)明所述反應(yīng)混合液的后處理方法為：反應(yīng)結(jié)束后，所得反應(yīng)混合液蒸除溶劑后，殘余物用洗脫劑溶劑進(jìn)行硅膠柱層析，以氯仿或二氯甲烷中的一種與甲醇或乙醇中的一種及醋酸組成的混合溶液為洗脫劑，收集含目標(biāo)化合物的洗脫液，濃縮干燥得式I、式II或式III所示的苯并咔唑類化合物。

進(jìn)一步，優(yōu)選所述的洗脫溶劑為體積比為200:4:1的二氯甲烷、甲醇和醋酸的混合溶劑。

再進(jìn)一步，所述式Iva、Ivb或IVc所示的化合物的制備方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的制備方法，具體可按照以下步驟制備得到：