[發明專利]一種噻吩基鋅卟啉化合物及其合成和在制備染料敏化太陽能電池中的應用

在審

• 申請號: 202010073363.3
• 申請日: 2020-01-22
• 公開（公告）號: CN111138441A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 劉家成;陳佩玉;胡玉奎;侯冰潔;李玉霞;賈奇凡
• 申請（專利權）人: 西北師范大學
• 主分類號: C07D487/22
• 分類號: C07D487/22;H01G9/042;H01G9/20
• 代理公司: 蘭州智和專利代理事務所(普通合伙) 62201
• 代理人: 張英荷

1.一種噻吩基鋅卟啉化合物，其結構式如下：

。

2.如權利要求1所述一種噻吩基鋅卟啉化合物的合成方法，包括以下工藝步驟：

（1）5-（4-吡啶基）-二吡咯甲烷的合成：將4-吡啶甲醛分散于吡咯中，避光條件下通Ar氣，于80℃~90℃攪拌反應15~20 h，冷卻，減壓蒸餾，用二氯甲烷溶解，中性氧化鋁柱層析，所得產物用正己烷和乙酸乙酯重結晶，得淡黃色粉末狀固體；

（2）5-（4-甲酸甲酯）苯基-二吡咯甲烷的合成：將吡咯滴加于稀鹽酸中，避光攪拌，得到吡咯的鹽酸溶液；將對甲酰基苯甲酸甲酯溶于甲醇中，得到對甲酰基苯甲酸甲酯的甲醇溶液，并將其加入于吡咯的鹽酸溶液，于室溫反應10~20 min；加入氨水調節pH至8~9，抽濾，水洗，正己烷沖洗，抽干，得到白色粉末狀固體；

（3）5,15-二(2-噻吩基)-10-（4-吡啶基）- 20-（4-甲酸甲酯基）苯基卟啉的合成：將5-（4-吡啶基）-二吡咯甲烷、2-噻吩基和5-（4-甲酸甲酯）苯基-二吡咯甲烷于二氯甲烷中混合均勻，在氬氣保護下室溫反應10~15 min；再加入催化劑三氟乙酸，繼續反應1~3 h；然后加入氧化劑二氯二氰基苯醌，撤去氬氣保護，室溫反應1~2h，加入三乙胺終止反應，旋蒸得粗產物，柱層析分離，干燥，即得紫色粉末狀產物；

（4）5,15-二(2-噻吩基)-10-（4-吡啶基）- 20-（4-甲酸甲酯基）苯基鋅卟啉的合成：將5,15-二(2-噻吩基)-10-（4-吡啶基）- 20-（4-甲酸甲酯基）苯基卟啉和醋酸鋅加入到氯仿和甲醇的混合溶液中，氬氣保護下，于60~70℃反應6~8 h；反應完成后，除去溶劑，粗產物柱層析分離，得產物鋅卟啉；

（5）5,15-二(2-噻吩基)-10-（4-吡啶基）- 20-（4-甲酸）苯基鋅卟啉的合成：將5 ,15-二(2-噻吩基)-10-（4-吡啶基）- 20-（4-甲酸甲酯基）苯基鋅卟啉和NaOH溶液加入到氯仿和THF的混合溶液中，氬氣保護下，于60~70℃ 反應6~10 h；反應完成后，用稀鹽酸中和，再用二氯甲烷萃取，減壓除去溶劑，粗產物柱層析分離，得目標產物5 ,15-二(2-噻吩基)-10-（4-吡啶基）- 20-（4-甲酸）苯基鋅卟啉。

3.如權利要求2所述一種噻吩基鋅卟啉化合物的合成方法，其特征在于：步驟（1）中，4-吡啶甲醛與吡咯的體積比為1:10~1:15。

4.如權利要求2所述一種噻吩基鋅卟啉化合物的合成方法，其特征在于：步驟（2）中，稀鹽酸濃度為1%；攪拌時間為15~20min；吡咯與對甲酰基苯甲酸甲酯的摩爾比為6:1~7:1。

5.如權利要求2所述一種噻吩基鋅卟啉化合物的合成方法，其特征在于：步驟（3）中，5-（4-吡啶基）-二吡咯甲烷、2-噻吩基和5-（4-甲酸甲酯）苯基-二吡咯甲烷的摩爾比為1:2:1~1.5:2:1。

6.如權利要求2所述一種噻吩基鋅卟啉化合物的合成方法，其特征在于：步驟（3）中，催化劑三氟乙酸的用量為5-（4-吡啶基）-二吡咯甲烷摩爾量的2.5~3倍；氧化劑二氯二氰基苯醌的用量為5-（4-吡啶基）-二吡咯甲烷摩爾量的3~3.5倍。

7.如權利要求2所述一種噻吩基鋅卟啉化合物的合成方法，其特征在于：步驟（4）中，5,15-二(2-噻吩基）-10-（4-吡啶基）- 20-（4-甲酸甲酯基）苯基卟啉和醋酸鋅的摩爾比1:10~1:20。

8.如權利要求2所述一種噻吩基鋅卟啉化合物的合成方法，其特征在于：步驟（4）中，氯仿和甲醇的混合溶液中，甲醇和氯仿的體積比為1:2~1:4。

9.如權利要求2所述一種噻吩基鋅卟啉化合物的合成方法，其特征在于：步驟（5）中，NaOH溶液中，NaOH的質量分數為40%~45%；氯仿和THF的混合溶液中，THF和氯仿的體積比為1:2~1:4。

10.如權利要求1所述一種噻吩基鋅卟啉化合物作為染料敏化劑在制備染料敏化太陽能電池中的應用。