[发明专利]二茂铁Zn卟啉有机染料及其合成和在制备染料敏化太阳能电池中的应用

权利要求书

1.二茂铁Zn卟啉有机染料，其结构如下：

R的结构为下式所示：

R＇的结构为：

。

2.如权利要求1所述二茂铁Zn卟啉有机染料的合成，包括以下工艺步骤：

（1）5, 15-二(4-硝基苯)-10, 20-二(3, 5-二甲氧基-4-丁氧基苯)卟啉的合成：将3,5-二甲氧基-4-丁氧基苯甲醛和5-(4-硝基苯)-二吡咯甲烷溶解在二氯甲烷中，在氩气保护下室温反应10～15 min；再加入催化剂三氟乙酸，继续反应30～40 min；然后再加入氧化剂二氯二氰基苯醌，撤去氩气保护，室温反应1～2 h；二氯甲烷洗涤、蒸干溶剂后再加入二氯二氰基苯醌的甲苯溶液，继续回流反应1～1.5 h，减压蒸去甲苯，柱层析分离，干燥，即得紫色粉末状产物；

（2）5, 15-二(4-氨基苯)-10, 20-二(3, 5-二甲氧基-4-丁氧基苯)卟啉的合成：将5, 15-二(4-硝基苯）-10, 20-二(3, 5-二甲氧基-4-丁氧基苯)卟啉溶于浓盐酸中，氩气保护下加入氯化亚锡的盐酸溶液，先于60～70℃反应1～1.5 h，再于-5～5 ℃反应30～40 min，然后用氨水中和并过滤，粗产物柱层析分离即得；

（3）5, 15-二(4-氨基苯)-10, 20-二(3, 5-二甲氧基-4-丁氧基苯)锌卟啉的合成：将5, 15-二(4-氨基苯)-10, 20-二(3, 5-二甲氧基-4-丁氧基苯)卟啉和醋酸锌加入到氯仿和甲醇的混合溶液中，氩气保护下，于60～70℃反应3～4 h；反应完成后，除去溶剂，粗产物柱层析分离，得产物锌卟啉；

（4）5,15-二[4-(二茂铁甲酰胺基苯基)]10,20-二(3,5-二甲氧基-4-丁氧基苯)锌卟啉ZnPCp1-Rn的合成：将步骤（3）合成的5, 15-二(4-氨基苯)-10, 20-二(3, 5-二甲氧基-4-丁氧基苯)锌卟啉溶解在无水二氯甲烷中，加入三乙胺调节体系的PH = 8~9，搅拌10~15 min，冷却至0~-5℃，逐滴加入二茂铁甲酰氯的无水二氯甲烷溶液，室温下搅拌10~12 h；反应完成后用5%~7%的NaHCO₃萃取，收集有机相，除去溶剂，得到目标产物ZnPCp1-Rn；

（5）5,15-二[4-(二茂铁甲亚胺基苯基)]10,20-二(3,5-二甲氧基-4-丁氧基苯)锌卟啉ZnPCp2-Rm的合成：将步骤（3）合成的5, 15-二(4-氨基苯)-10, 20-二(3, 5-二甲氧基-4-丁氧基苯)锌卟啉与二茂铁甲醛溶解在无水二氯甲烷中，在氩气保护下，于80~85℃反应22~24 h；反应结束后冷却到室温，加水过滤得到粗产物，依次用水、甲醇冲洗滤饼，干燥，得到目标产物ZnPCp2-Rm。

3.如权利要求2所述二茂铁Zn卟啉有机染料的合成，其特征在于：步骤（1）中，5-对硝基苯基二吡咯甲烷与3, 5-二甲氧基-4-丁氧基苯甲醛的摩尔比为1:1~1:1.2；催化剂三氟乙酸的用量为5-对硝基苯基二吡咯甲烷摩尔量的1.5~2.0倍；氧化剂二氯二氰基苯醌的用量为5-对硝基苯基二吡咯甲烷摩尔量的2.5~3.0倍。

4.如权利要求2所述二茂铁Zn卟啉有机染料的合成，其特征在于：步骤（2）中，5, 15-二(4-硝基苯）-10, 20-二(3, 5-二甲氧基-4-丁氧基苯)卟啉与浓盐酸溶液摩尔比为0.5:1500~0.6：1500。

5.如权利要求2所述二茂铁Zn卟啉有机染料的合成，其特征在于：步骤（2）中，5, 15-二(4-硝基苯）-10, 20-二(3, 5-二甲氧基-4-丁氧基苯)卟啉与氯化亚锡的摩尔比为1:12~1:14 。

6.如权利要求2所述二茂铁Zn卟啉有机染料的合成，其特征在于：步骤（3）中，5, 15-二(4-氨基苯)-10, 20-二(3, 5-二甲氧基-4-丁氧基苯)卟啉和醋酸锌的摩尔比为1:4~1:8。

7.如权利要求2所述二茂铁Zn卟啉有机染料的合成，其特征在于：步骤（3）中，氯仿和甲醇的混合溶液中，氯仿和甲醇的体积比为2:1~3:1。

8.如权利要求2所述二茂铁Zn卟啉有机染料的合成，其特征在于：步骤（4）中，5, 15-二(4-氨基苯)-10,20-二(3, 5-二甲氧基-4-丁氧基苯)锌卟啉与二茂铁甲酰氯摩尔比为1:1.2~1:1.3。