[發明專利]一種雙吩噻嗪基D-A-π-A型有機染料及其制備方法

在審

• 申請號: 202011498053.2
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112500404A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 梅姝;黎盛中;譚海軍
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C07D417/14
• 分類號: C07D417/14;C09B21/00;H01G9/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種雙吩噻嗪基D?A?π?A型有機染料及其制備方法。以雙吩噻嗪?苯基作為D單元，噻吩作為共軛結構橋連（π）單元，氰基丙烯酸作為吸電子（A）單元，并在D與π單元之間插入苯并噻二唑，作為輔A單元，以此來調節分子內電子的躍遷能級，拓寬吸收光譜。本發明提供的雙吩噻嗪基D?A?π?A型純有機染料的合成路線，制得的雙吩噻嗪基D?A?π?A型有機染料，對可見光區的太陽光具有較好的吸收。在DSSC中具有很好的應用潛力。

技術領域

本發明屬于太陽能電池領域，具體涉及一種雙吩噻嗪基D-A-π-A型有機染料及其制備方法。

背景技術

在利用太陽能的光伏設備中，染料敏化太陽能電池（Dye-Sensitized SolarCells，DSSC）是最具應用潛力的技術之一。其中，新型高效染料的開發是DSSC領域的一個重要研究方向。目前，染料分子的設計一般基于D（給電子單元）-A（輔助受體）-π（橋連單元）-A（受體單元）型分子的構筑思路。

吩噻嗪（Phenothiazine，PTZ）單元含有S和N原子，具有較高的供電子能力，且其非平面蝶狀構象可有效抑制染料的聚集。苯并噻二唑是近年來有機太陽能電池中常用的受體（A）材料，它具有五元雜環結構，其苯環上的四個取代位置為分子修飾及其優化提供了方便。將苯并噻二唑作為輔A單元，引入到傳統的D-π-A有機染料分子中的電子給體與π-共軛單元之間，構筑的D-A-π-A型染料，可拓寬吸收光譜，提升光電轉換效率。

基于以上分析，本專利設計合成了一種雙吩噻嗪基D-A-π-A型有機染料。

發明內容

本發明的目的是提供一種雙吩噻嗪基D-A-π-A型有機染料及其制備方法。

本發明以雙吩噻嗪-苯基作為D單元，噻吩作為共軛結構橋連（π）單元，氰基丙烯酸作為吸電子（A）單元，并在D與π單元之間插入苯并噻二唑，作為輔A單元，以此來調節分子內電子的躍遷能級，拓寬吸收光譜。

本發明提供的雙吩噻嗪基D-A-π-A型有機染料PTZ-11的分子結構如圖1所示，具體合成路線如圖2所示。

制備上述雙吩噻嗪基D-A-π-A型有機染料的具體步驟為：

(1)稱取1摩爾份中間體1溶于適量的CH₃COOH溶液，冰水浴反應，當溫度達到0°C時，加入3.6摩爾份硝酸溶液，反應期間用薄層色譜跟蹤反應至反應物濃度基本不變，停止反應。后處理：旋干，加入適量C₂H₅OH:H₂O=6:1溶液，形成沉淀，最終得到橙黃色沉淀，真空干燥箱烘干至恒重，得中間產物2。

(2) 量取適量的四氫呋喃（THF）：乙醇（EtOH）：水（H₂O）=4：4：2溶液加入兩口瓶中，再將1摩爾份產物2，5摩爾份鐵粉和10摩爾份NH₄Cl全部加入兩口瓶中，升溫回流，反應期間用薄層色譜跟蹤反應至反應物濃度基本不變，停止反應。后處理：冷卻，萃取（用飽和食鹽水洗滌數次），收集有機相，旋干，中性氧化鋁柱色譜分離，即二氯甲烷/石油醚，梯度淋洗，收集產物，旋干得黑色油狀液體，真空干燥箱烘干至恒重，得中間產物3。

(3) 稱取2摩爾份產物3、1摩爾份中間體4、0.1摩爾份[1,1'-雙(二苯基膦基)二茂鐵]二氯化鈀和3.25摩爾份叔丁醇鈉溶于適量的甲苯溶液于兩口瓶中，惰性氣體保護下，再加入0.05摩爾份醋酸鈀，升溫回流，用薄層色譜跟蹤反應至反應物濃度基本不變，停止反應。后處理：冷卻，旋干，二氯甲烷(DCM)溶解，水洗，萃取，收集有機相，旋干，中性氧化鋁柱色譜分離，即二氯甲烷/石油醚，梯度淋洗，收集產物，旋干得淡紅色油狀液體，真空干燥箱烘干至恒重，得中間產物5。