[发明专利]一种基于乙炔基桥联的A-π-D-π-A型BODIPY衍生物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于乙炔基桥联的A‑π‑D‑π‑A型氟化硼络合二吡咯甲川(BODIPY)衍生物及其制备方法。该类衍生物是通过在芴、咔唑、苯并二噻吩、吩噻嗪等基团上连接乙炔基，与制备的2‑位碘取代的BODIPY通过Sonogashira偶联反应得到新型基于乙炔基桥联的A‑π‑D‑π‑A型BODIPY衍生物，其具有通式I的结构。该类基于乙炔基桥联的A‑π‑D‑π‑A型BODIPY衍生物合成方法简单，反应条件易于控制，产率较高，具有普遍适用性，可以高效合成并被广泛应用于小分子太阳能电池材料领域。

技术领域：

本发明涉及氟化硼络合二吡咯甲川衍生物领域，具体的涉及一种基于乙炔基桥联的A-π-D-π-A型氟化硼络合二吡咯甲川衍生物。

背景技术：

近几十年来，BODIPY类衍生物取得了飞速的发展，积累了深厚的研究基础，研究者们通过在不同的活性位点引入不同的取代基或者改变共轭链长度等手段来调节BODIPY染料的吸收波长等光学性质、稳定性、以及溶解性等物理性质。由于BODIPY类衍生物良好的光化学稳定性、高的荧光量子效率、高摩尔消光系数以及较高的氧化电位等性质，使其广泛应用于化学传感器、生物标记、染料敏化太阳能电池以及小分子太阳能电池等领域。

然而，现有文献报道的BODIPY类染料的合成复杂，种类有限，缺乏对分子的充分设计以及合成路线的必要优化。因此使用较为简单的原料，通过简洁的合成路线，制备出不同类型的BODIPY染料，都是亟需解决的难点。芴、咔唑、苯并二噻吩和吩噻嗪都具有良好的电子迁移能力，是很好的空穴传输材料，而且通过在给体单元与受体单元之间加入乙炔基作为桥联基团，可以有效改善分子的平面性，不仅拓宽了分子的共轭长度，还更加有利于分子内的电荷传输和能量转移。这类分子的构建将为以后进一步设计出更加高效、性能优异的BODIPY类材料打下良好的基础。

本发明设计合成了一种基于乙炔基桥联的A-π-D-π-A型氟化硼络合二吡咯甲川(BODIPY)衍生物，并对该类衍生物的合成方法进行了优化，提高了该类BODIPY衍生物的合成产率，并研究了它们的光物理性质、电化学性质，揭示了这类分子结构与性质之间的关系，这些分子的吸收光谱宽阔、摩尔消光系数高、光化学性质稳定，为构建有机太阳能电池材料提供了新的思路。

发明内容：

本发明的目的在于从结构设计的角度出发，以乙炔基作为桥联基团，芴、咔唑、苯并二噻吩、吩噻嗪等作为给体单元，设计合成出一种基于乙炔基桥联的A-π-D-π-A型氟化硼络合二吡咯甲川(BODIPY)衍生物，制得的目标分子的平面性更好，具有优良的光电性能。

本发明的另一个目的是提供一种基于乙炔基桥联的A-π-D-π-A型氟化硼络合二吡咯甲川(BODIPY)衍生物的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于乙炔基桥联的A-π-D-π-A型BODIPY衍生物，该化合物具有通式I的结构：

其中，D是给体单元，为以下几种结构单元：

为1-20的自然数。

一种基于乙炔基桥联的A-π-D-π-A型BODIPY衍生物的制备方法，包括以下步骤：

(1)在碱的作用下，对羟基苯甲醛经烷基化反应，制得中间体1，其结构为：

(2)中间体1与吡咯在催化剂的催化下发生缩合反应得到二吡咯烷，二吡咯烷在三乙胺作用下与三氟化硼乙醚络合反应得到中间体2，其结构为：

(3)中间体2与一氯化碘经亲电取代反应，得到中间体3，其结构为：