[发明专利]三聚茚基三芳胺有机染料及制备和用途

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种三芳胺衍生物及制备和用途，具体地说，涉及一种三聚茚基三芳胺类有机光敏剂及制备和用途。

【背景技术】

在能源危机和环境污染的背景下，太阳能作为一种清洁可再生能源正逐步走入人类生活。其中，太阳能电池是利用太阳能的主要技术之一。染料敏化太阳能电池(O’Regan B.；M.Nature1991，353，737.)自问世以来，便以其高效、低成本、低能耗、环境友好等优点，显示出强大的商业应用前景。

目前，以Ru基多吡啶配合物作为光敏化剂，染料敏化太阳能电池的光电转换效率已经达到10％以上(Nazeeruddin，M.K.et al，J.Am.Chem.Soc.，2001，123，1613)。然而，这类光敏化剂使用贵金属，提纯复杂，成本较高。因此，近年来，合成用于可替代Ru基多吡啶配合物的高效有机染料光敏剂成为该领域的研究热点。

在已开发的有机染料中，三芳胺衍生物由于具有良好的空穴传输性能和强给电子能力，成为一类性能优良的有机染料。如，芴基三芳胺类衍生物(Kim，S.et al.J. Am.Chem.Soc.2006，128，16701)具有良好的光电转换性能。三聚茚具有独特的刚性共轭结构，同时可以很容易的引入烷基基团，可有效抑制染料分子的聚集并减少电子复合，是优良的光电材料。三聚茚基三芳胺类有机染料同时具备三聚茚和三芳胺的优点，可提高染料分子的光电转换效率，并增强染料分子的光热稳定性。然而，三聚茚基三芳胺类有机染料应用于染料敏化太阳能电池的研究很少。

综上，设计和制备三聚茚基三芳胺类有机染料，使其抑制染料分子的聚集，减少电子复合，提高光电转换效率，成为本发明需要解决的技术问题。

【发明内容】

本发明的目的之一在于，提供新一类三聚茚基三芳胺类有机染料及其制备方法；

本发明的目的之二在于，提供上述三聚茚基三芳胺类有机染料的用途。

本发明所提供的三聚茚基三芳胺类有机染料，是新型有机染料敏化剂，具有如下的结构通式：

式(I)中：R₁为C1～C12烃基、C1～C12烷氧基。Ar为含N、S或O的C4～C20的芳杂环基，或为C6～C20的芳环基，或无取代基。

在本发明的一个优选技术方案中，R₁为C1～C6烃基。

在本发明的另一个优选技术方案中，Ar为五元或六元含N、S或O的芳杂环基，或五元或六元芳环基。

Ar可以为五元含S芳杂环基，或五元含S芳杂基融环。

Ar还可以为无取代基或式II，或式III，或式IV所示基团：

所述三聚茚基三芳胺类有机染料可以为式4、式7、式12或式15所示化合物：

本发明所述的三聚茚基三芳胺类有机染料的制备方法，经过下述步骤：

(1)三聚茚基三芳胺VI的合成：

将碘代三聚茚、二苯胺、无机碱和铜粉加入圆底烧瓶中，加入18-冠-6醚，以邻二氯苯作为反应溶剂，在氮气保护下回流反应；冷却反应液，减压蒸馏除去大部分邻二氯苯，粗产品经柱层析分离制得三聚茚基三芳胺VI；

(2)三聚茚基三芳胺甲醛VII的合成：

冰水浴下在装有干燥管的三颈瓶中加入干燥的DMF，缓慢滴加POCl₃，搅拌，得到Vilsmeier试剂；将三聚茚基三芳胺VI加入到Vilsmeier试剂中反应，产物倒入冰水中，用NaOH水溶液调节PH值至中性，得到沉淀；粗产物经柱层析分离制得三聚茚基三芳胺甲醛VII；

(3)卤代三聚茚基三芳胺VIII的合成：

将三聚茚基三芳胺VI加入到圆底烧瓶中，以氯仿作为溶剂，缓慢加入N-卤代丁二酰亚胺，搅拌反应液；产物倒入水中，用二氯甲烷萃取，分液；有机相干燥，减压除去溶剂后经柱层析分离制得卤代三聚茚基三芳胺；

(4)三聚茚基三芳胺噻吩衍生物IX的合成：

将卤代三聚茚基三芳胺VIII、噻吩三丁基锡或噻吩硼酸加入圆底烧瓶中，以四三苯基磷钯作为催化剂，在氮气保护下回流反应。产物倒入水中，用二氯甲烷萃取，分液；有机相干燥，减压除去溶剂后经柱层析分离制得三聚茚基三芳胺噻吩衍生物IX；

(5)三聚茚基三芳胺噻吩衍生物甲醛X的合成：