本发明专利技术公开了一种含喹吖啶酮的三芳胺类化合物及其制备与应用。所述含喹吖啶酮的三芳胺类化合物如式I、式II和式III所示；本发明专利技术所述的合成方法为：将式IVa～IVc化合物与式V与有机溶剂混合，在碱性物质的作用下，在氮气保护下，加热回流搅拌反应6～8h，反应完全后，旋干溶剂，残余物用洗脱剂溶剂进行硅胶柱层析，获得式I～III所示的含喹吖啶酮的三芳胺类化合物。本发明专利技术所述的含喹吖啶酮的三芳胺类化合物可以作为染料敏化剂应用于染料敏化太阳能电池，为染料敏化剂的筛选增添了新的可应用物质。
Synthesis and application of a novel three aromatic amine dye sensitizer
The present invention discloses a three aromatic amine compound containing quinazoline ketone and its preparation and application. Three aromatic amine compounds containing the quinacridone as shown in type I, type II and type III; the synthesis process of the present invention is: IVa ~ IVc and compound V mixed with organic solvent, in the alkaline substance, under the protection of nitrogen, heating reflux stirring for 6 - 8h, after the complete reaction, spin dry solvent by silica gel column chromatography eluted with solvent residue, obtained I ~ III shown containing quinacridone three aromatic amines. The three aromatic amine compound containing the quinazoline can be used as a dye sensitizer for dye sensitized solar cells, and a new applicable substance is added to the screening of the dye sensitizer.
【技术实现步骤摘要】
一种含喹吖啶酮的三芳胺类染料敏化剂的合成及应用(一)
本专利技术涉及一种含喹吖啶酮的三芳胺类染料敏化剂的合成及应用。(二)
技术介绍
随着能源消耗需求的增加以及化石染料在使用方面的局限性并且在其使用过程中伴随着严重的环境问题，越来越多的研究人员专注于开发新型环境友好、可再生的能源。在众多可再生的能源中，太阳能由于其丰富性、可持续性、无污染性和容易被利用性等优点，被认为是传统化石燃料最有前途的替代品之一。太阳能最常见的利用方式就是把太阳能转化成电能。跟无机太阳能电池相比，有机太阳能电池具有成本低、灵活性好、重量轻和易于制造等特征，因此有着更广阔的应用前景。在此背景下，近年来有机太阳能电池中的染料敏化太阳能电池(DSSCs)由于其易制作、效率高和成本低等优点已受到人们相当大的关注。大多数有机敏化剂由电子给体、共轭的π桥和电子受体组成，其中三芳胺是有机染料敏化剂常用的电子给体。三芳胺作为电子给体具有以下几个优点：(1)三芳胺是强的给电子基团；(2)三芳胺的非平面结构能够有效抑制电子和氧化的敏化剂之间的电荷重组，同时也有效抑制在TiO2、染料、电解质界面处的电荷重组，减少暗电流的产生，从而增加开路电压值；(3)三芳胺上的C-H键较活泼，氢原子容易被其他富电子基团取代，能够进一步提高三芳胺的给电子能力；(4)三芳胺是良好的耐温和空穴运输材料。强给电子能力的三芳胺部分和受体之间的分子内电荷转移导致三芳胺类敏化剂在光谱吸收时有较强的吸收能力和较宽的吸收范围。喹吖啶酮具有大的共轭结构，能够有效提高敏化剂的给电子能力。喹吖啶酮和它的衍生物作为有机染料时具有优秀的光和热稳定性。本专利技术以二苯胺-喹吖啶酮的衍生物作为电子给体，分别以苯环、噻吩、呋喃作为π桥，氰基乙酸作为受体，设计合成了3个新型D-D-π-A型的敏化剂。目前，尚无文献报道该结构的太阳能电池应用。(三)
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含喹吖啶酮的三芳胺类化合物的制备及将其应用于染料敏化太阳能电池。本专利技术所述的含喹吖啶酮的三芳胺类化合物的结构式如式I、式II或式III所示：本专利技术所述如式I、式II或式III所示的含喹吖啶酮的三芳胺类化合物可按照以下方法制备得到：向式Iva、Ivb或IVc所示的化合物中加入式V所示的化合物，在有机溶剂中，在碱性物质的作用下，在60～80℃下加热回流搅拌反应6～8h(优选为8h)，反应完全后，所得反应混合液经后处理分别得到式I、式II或式III所示的含喹吖啶酮的三芳胺类化合物；所述的式Iva、Ivb或IVc所示的化合物与式V所示的化合物、碱性物质的物质的量之比为：1:1.0～3.0:3.0～5.0；进一步，所述碱性化合物为哌啶、吡啶或三乙胺。进一步，所述有机溶剂为氯仿、乙腈或四氢呋喃。再进一步，所述有机溶剂体积用量以式Iva、Ivb或IVc所示的化合物的物质的量计为30～40mL/mmol，更进一步，优选38mL/mmol。本专利技术所述的反应混合液的后处理方法为：反应结束后，所得反应混合液蒸除溶剂后，残余物用洗脱剂溶剂进行硅胶柱层析，所述的洗脱剂溶剂为二氯甲烷和甲醇及醋酸的混合溶剂，收集含目标化合物的洗脱液，浓缩干燥得式I、式II或式III所示的苯并咔唑类化合物。进一步，优选所述洗脱剂溶剂为体积比为400:4:1的二氯甲烷、甲醇和醋酸的混合溶剂。本专利技术所述式IVa～IVc所示的化合物可按照以下方法制备得到：将式VII所示的化合物、式VIII、IX或X所示的化合物、四三苯基膦钯溶于四氢呋喃(THF)中，加入碳酸钾的水溶液，在N2保护下，于65℃下加热回流10h，反应结束后，向所得反应混合物中加入水，再用二氯甲烷萃取后，有机相干燥后柱层析(VCH2Cl2:VPE＝3:1)分别得到式IVa～IVc所示的化合物；所述的式VII所示的化合物与式VIII、IX或X所示的化合物及四三苯基膦钯的物质的量之比为1：1.5：0.1。进一步，所述的四氢呋喃的加入量以式VII所示的化合物的物质的量计为15ml/mmol。进一步，所述的碳酸钾水溶液的加入量以式VII所示的化合物的物质的量计为2.5mL/mmol。再进一步，所述的碳酸钾的水溶液的浓度为2mol/L。本专利技术所述的含喹吖啶酮的三芳胺类化合物作为染料敏化剂在染料敏化太阳能电池上的应用。具体的应用按照如下步骤进行：将式I、式II或式III所示的含喹吖啶酮的三芳胺类化合物加入CHCl3和CH3OH的混合溶剂中，加入TiO2电极，在黑暗条件下浸泡24h，分别得到负载式I、式II或式III所示的含喹吖啶酮的三芳胺类化合物的TiO2电极，将所述的负载式I、式II或式III所示的含喹吖啶酮的三芳胺类化合物的TiO2电极与铂对电极及含碘电解质组装成染料敏化太阳能电池。将所述的染料敏化太阳能电池于100mW/cm2光强照射下，测定光电压-电流特性曲线。其结果表明此类含喹吖啶酮的三芳胺类化合物的光电转换效率2.91-5.32％。与现有技术相比，本专利技术制备的含喹吖啶酮的三芳胺类化合物有益效果主要体现在：本专利技术提供了一种新的含喹吖啶酮的三芳胺类化合物，该化合物作为染料敏化剂组装成的染料敏化太阳能电池具有较好的光电转换效率，为染料敏化剂的筛选增添了新的可应用物质。(四)附图说明图1为基于式I、式II或式III所示的含吖啶酮的三芳胺类染料敏化剂的太阳能电池的光电流-电压曲线图。(五)具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此：实施例1化合物IVa的合成称取化合物VII(1.56g,2.0mmol)，IX(0.45g,3.0mmol),四三苯基膦钯(0.23g,0.2mmol)和碳酸钾溶液(5mL,2mol/L)加入到四氢呋喃(30mL)，在氮气保护下，于65℃加热回流10h。待冷却至室温后加水，用二氯甲烷萃取三次，有机层用饱和食盐水洗涤，用无水硫酸钠干燥，旋蒸除去溶剂，粗产物柱层析(VPE:VDCM＝1:3)分离得到紫色固体IVa(0.78g,48％)。m.p.109-111℃；1HNMR(500MHz,CDCl3)δ10.05(s,1H),8.82(s,1H),8.76(s,1H),8.61(dd,J＝8.1,1.6Hz,1H),8.37(d,J＝2.8Hz,1H),7.95(d,J＝8.4Hz,2H),7.80(ddd,J＝8.7,6.9,1.7Hz,1H),7.75(d,J＝8.3Hz,2H),7.66(dd,J＝9.2,2.8Hz,1H),7.57-7.52(m,4H),7.35-7.30(m,3H),7.22-7.20(m,4H),7.12(t,J＝7.4Hz,1H),4.56-4.51(m,4H),2.08-1.99(m,4H),1.67-1.58(m,4H),1.51-1.45(m,4H),1.40-1.29(m,12H),0.92-0.88(m,6H)；HREIMSm/z808.4468[M+H]+,cacldC55H57N3O3for:807.4400.化合物I的合成称取化合物IVa(0.33g,0.4mmol)，氰基乙酸V(0.07g,0.84mmol)加入到氯仿溶液中(15mL)，然后加入哌啶(0.20mL,2.0mmol)，在氮气保护下，于60℃加热本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种结构如式I、式II或式III所示的含喹吖啶酮的三芳胺类化合物，
【技术特征摘要】
1.一种结构如式I、式II或式III所示的含喹吖啶酮的三芳胺类化合物，2.一种如权利要求1所述的含喹吖啶酮的三芳胺类化合物的制备方法，其特征在于，所述的方法按如下步骤进行：向式Iva、Ivb或IVc所示的化合物中加入式V所示的化合物，在有机溶剂中，在碱性物质的作用下，在60～80℃下加热回流搅拌反应6～8h，反应完全后，所得反应混合液经后处理分别得到式I、式II或式III所示的含喹吖啶酮的三芳胺类化合物；所述的式Iva、Ivb或IVc所示的化合物与式V所示的化合物、碱性物质的物质的量之比为：1:1.0～3.0:3.0～5.0；3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的碱性物质为哌啶、吡...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩亮，何吉，叶青，李郁锦，高建荣，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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