[发明专利]以呋喃衍生物为π桥的脱氢枞酸三芳胺基D-π-A型化合物及其合成方法

说明书

本发明涉及一类以呋喃衍生物为π桥的脱氢枞酸三芳胺基D‑π‑A型化合物及其合成方法,在乙腈中,脱氢枞酸三芳胺化合物(I)和NBS反应得到溴代脱氢枞酸三芳胺化合物(II),在有机溶剂中,以溴代脱氢枞酸三芳胺化合物(II)和为原料,加入Pd类催化剂和碳酸盐,在有机溶剂和水的混合溶液中进行C‑C偶联反应得到脱氢枞酸三芳胺基呋喃甲醛类化合物(III),再与氰基乙酸反应得到脱氢枞酸三芳胺基D‑π‑A型化合物(IV)，此化合物的紫外吸收光谱在381‑591nm出现新的吸收峰,它的最大吸收波长为477nm，最大荧光发射波长595nm。

技术领域

本发明涉及系列以脱氢枞酸三芳胺类化合物作为供电子基团(D),呋喃及其衍生物为π桥,氰基乙酸作为吸电子基团(A)的D-π-A型化合物的方法的合成方法,属于有机合成领域。

背景技术

近年来随着传统能源的巨大消耗,开发利用新能源成为迫切任务,太阳能的利用是解决传统能源问题的主要选择之一。染料敏化太阳能电池(DSSC)作为第3代太阳能电池,最高光电转化效率已达到13％。DSSC的光电转换效率主要取决于染料,染料的吸收性能、HOMO(最高电子占据轨道的能级)与LUMO(电子最低未占据轨道的能级)能级差、吸附性能和光热稳定性等因素均会影响到DSSC的效率。从结构上分析,性能较好的染料敏化剂一般由电子给体、π共轭桥和电子受体三部分(D-π-A)组成.这种结构利于电荷转移,结构优化方便,可以分别对电子给体、π共轭体系、电子受体独立修饰,为探究染料结构和光电转换性能间的依赖关系创造了极为便利的条件。目前效果较好的电子给体有三苯胺、吲哚啉和二甲基芴取代苯胺等,这些给体单元对染料吸收光谱和分子能级都具有调节作用。常用的π共轭桥有噻吩、呋喃、吡咯和苯等。分子受体基团最常用的是含羧基基团,如氰基乙酸、绕单宁酸等[LiuB,ZhuW,etal.ChemicalCommunications,2009(13):1766；LiuWH,WuIC,LaiCH,etal.Cheminform,2008,40(41):5152-5154；TheJournalofPhysicalChemistryC,2009,113(17):7469-7479；]。三苯胺具有非共平面的螺旋桨构型,当将其组装于光电极界面时,可以有效避免染料分子间由于彼此堆叠所造成的能量损失；三苯胺结构中氮原子上的孤对电子与3个苯环的大π键有共轭作用,所以三苯胺结构可作为强的电子给体,构建D-A和D-π-A型化合物。

檀贯妮等以脱氢枞酸三芳胺为原料设计并合成了两个系列新型脱氢枞酸三芳胺基D-A结构化合物,并测试了化合物的紫外吸收光谱、荧光发射光谱,作为空穴传输材料应用于OLED器件中。化合物的紫外吸收光谱、荧光发射光谱短,尤其紫外吸收波长在400nm以内,不能满足应用于染料敏化太阳能电池的要求。

为扩展脱氢枞酸三芳胺基化合物的紫外吸收范围,本专利发明了以脱氢枞酸三芳胺类化合物作为供电子基团(D),呋喃及其衍生物为π桥,氰基乙酸作为吸电子基团(A)的D-π-A型化合物。希望脱氢枞酸三芳胺化合物的紫外吸收波长和荧光发射波长向长波长方向移动,应用在染料敏化太阳能电池和分子荧光探针方面。

发明内容

本发明的目的：本发明提供一类以脱氢枞酸三芳胺类化合物作为供电子基团(D),呋喃及其衍生物为π桥,氰基乙酸作为吸电子基团(A)的D-π-A型化合物。

本发明的技术方案为：以呋喃衍生物为π桥的脱氢枞酸三芳胺基D-π-A型化合物，脱氢枞酸三芳胺类化合物作为供电子基团(D),呋喃及其衍生物为π桥,氰基乙酸作为吸电子基团(A)的D-π-A型化合物,具有如下式所示的结构：

其中R₁为-H、甲基、甲氧基、己基、己氧基、苯中的任意一种,或是供电子取代基或吸电子取代基中的任意一种。

R₂为-H、甲基、甲氧基、己基、己氧基等中的任意一种,或是供电子基团的任意一种。