[发明专利]一种含芘基的对称性苯并咪唑类钌配合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含芘基的对称性苯并咪唑类钌配合物及其制备方法，属于合成化学技术领域。

背景技术

当今社会，能源问题日益突出，寻找清洁且可持续能源就成为人类所面临的关键性问题之一，而太阳能因其普遍、无害、巨大和长久性而受到研究者的青睐。染料敏化太阳电池主要是模仿光合作用原理，研制出来的一种新型太阳电池，很可能成为人类未来的主要电力来源。敏化剂是染料敏化太阳电池结构中的主要部分，直接影响着电池对可见光的吸收以及光生电子的产生和注入。

近十几年来，钌配合物因其稳定的配位结构，丰富的光物理、光化学性质受到研究者的广泛关注。钌配合物由于其独特的化学稳定性、氧化还原性、良好的激发态反应活性、较长的激发态寿命，而成为太阳电池中首选的高效敏化剂，其光电性能对染料敏化太阳能电池的光电转换效率有着重要的影响，因此合成新型高效的染料敏化剂对于提高染料敏化太阳能电池的综合性能以及降低电池的成本具有十分重要的意义。

现有常用的钌配合物的合成方法通常是以三氯化钌等钌源物质为起始原料，在常压条件下，通过加热回流方式进行若干次配合反应，得到特定的配体与钌间的配合物。

目前国内对含芘基的对称性苯并咪唑类钌配合物的制备方法及应用的研究还未见报道。公开的钌配合物的制备的方法主要有：

公开号为CN103387592的中国专利公开的“一种钌配合物的制备方法”中，以三氯化钌和对甲基异丙基苯为原料在真空保温搅拌条件下制备出一种钌配合物，该配合物纯度高，在炔烃硅氢化反应、醇类氧化反应和醛肟脱水制腈类等反应过程中呈现出催化作用，但未涉及染料敏化太阳能电池领域的应用。

公开号为CN101215298A的中国专利公开的“钌多吡啶配合物及其衍生物的合成方法”中，采用密闭反应器来提高反应速率，该合成方法在凝胶层析操作过程中先调节待层析物的pH，得到沉淀物后采用层析液进行层析，所得的产物溶液再调节pH至产生沉淀，得到的沉淀物作为产物或进行后续操作。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种含芘基的对称性苯并咪唑类钌配合物及其制备方法。本发明的优势在于合成一种新型的含芘基的对称性苯并咪唑类钌配合物，该钌配合物分子中的两组芘基结构使得该分子可固定在石墨烯、HOPG等碳素材料上，是一种优良的光敏染料。本发明设计合成过程简单，成本低廉；且制备出的钌配合物具有优良的稳定性及电化学性能，本发明通过以下技术方案实现。

一种含芘基的对称性苯并咪唑类钌配合物，该钌配合物以两端对称的芘基作为固定配体和辅助配体，苯并咪唑衍生物的咪唑环上的3个N原子与金属钌离子配位形成配合物，其化学通式如下：

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一种含芘基的对称性苯并咪唑类钌配合物的制备方法，其具体步骤如下：

（1）在氮气气氛下，将1-溴-3,5-二甲氧基苯溶解到无水DMF中，连续加入频哪醇二硼、KOAc和PdCl₂(dppf)?CH₂Cl₂，在90℃条件下搅拌，蒸馏，萃取，脱水，柱色谱法提纯得到3,5-二甲氧基苯硼酸频哪醇酯，其中1-溴-3,5-二甲氧基苯与频哪醇二硼的摩尔比为1:1~2；

（2）在氮气气氛下，将步骤（1）得到的3,5-二甲氧基苯硼酸频哪醇酯和4-溴-2,6-二[2-(1-甲基)苯并咪唑基]吡啶溶解到无水DMF中，连续加入KOAc和PdCl₂(dppf)?CH₂Cl₂，在90℃条件下搅拌，蒸馏，萃取，脱水，柱色谱法提纯，重结晶得到4-(3,5-二甲氧基苯)-2,6-二[2-(1-甲基)苯并咪唑基]吡啶，其中4-溴-2,6-二[2-(1-甲基)苯并咪唑基]吡啶和3,5-二甲氧基苯硼酸频哪醇酯的摩尔比为1: 1~2；

（3）在氮气气氛下，将步骤（2）得到的4-(3,5-二甲氧基苯)-2,6-二[2-(1-甲基)苯并咪唑基]吡啶溶解到无水CH₂Cl₂中，滴入BBr₃，搅拌，猝灭，萃取，洗涤，重结晶得到4-(3,5-二羟苯基)-2,6-二[2-(1-甲基)苯并咪唑基]吡啶，其中4-(3,5-二甲氧基苯)-2,6-二[2-(1-甲基)苯并咪唑基]吡啶和BBr₃的摩尔比为1:2.5~5；