二取代二芳氧基苯并杂二唑化合物制造技术

通式(I)的二取代二芳氧基苯并杂二唑化合物：

Two substituted two aryl phenoxy triazole compound two

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二取代二芳氧基苯并杂二唑化合物描述本专利技术涉及二取代二芳氧基苯并杂二唑化合物。更特别地，本专利技术涉及被噻吩基基团二取代的二芳氧基苯并杂二唑化合物。本专利技术还涉及用于制备所述被噻吩基基团二取代的二芳氧基苯并杂二唑化合物的工艺。所述被噻吩基基团二取代的二芳氧基苯并杂二唑化合物可以有利地用作发光太阳能集中器(LSC)中的光谱转换剂(spectrumconverter)，发光太阳能集中器(LSC)又能够改善光伏装置(或太阳能装置)的性能，所述光伏装置(或太阳能装置)选自例如在刚性基底或柔性基底上的光伏电池(或太阳能电池)、光伏模块(或太阳能模块)。本专利技术还涉及发光太阳能集中器(LSC)，所述发光太阳能集中器(LSC)包含至少一种被噻吩基基团二取代的二芳氧基苯并杂二唑化合物，且涉及包括所述发光太阳能集中器(LSC)的光伏装置(或太阳能装置)。在现有技术状态中，利用太阳能辐射能量的主要限制中的一种是光伏装置(或太阳能装置)仅最佳吸收具有落在窄光谱范围内的波长的辐射的能力。与从约300nm的波长延伸到约2500nm的波长的太阳能辐射的光谱范围相比，基于晶体硅的光伏电池(或太阳能电池)例如具有在900nm-1100nm范围内的最佳吸收区(有效光谱)，而聚合物光伏电池(或太阳能电池)在暴露于具有小于约500nm的波长的辐射时可能变得损坏，这是由于低于该界限变得显著的所导致的光降解现象。通常，根据现有技术状态的光伏装置(或太阳能装置)的效率在从570nm至680nm(黄色-橙色)范围内的光谱区域中是最大的。以上提及的缺点导致光伏装置(或太阳能装置)的有限的外量子效率(EQE)，其定义为光伏装置(或太阳能装置)的半导体材料中产生的电子-空穴对的数目与入射在所述光伏装置(或太阳能装置)上的光子的数目之间的比率。已经开发了放置在光辐射源(太阳)和光伏装置(或太阳能装置)之间的很多装置来改善光伏装置(或太阳能装置)的外量子效率(EQE)；这些装置选择性地吸收具有在所述光伏装置(或太阳能装置)的有效光谱之外的波长的入射辐射，以具有落在有效光谱内的波长的光子的形式发射吸收的能量。所述装置被称为发光太阳能集中器(LSC)。当从发光太阳能集中器(LSC)重新发射的光子的能量高于入射光子的能量时，包括吸收太阳能辐射和随后再发射具有较短波长的光子的光致发光过程也被称为“上转换”过程(“up-conversion”process)。相反，当由发光太阳能集中器(LSC)发射的光子的能量低于入射光子的能量时，光致发光过程被定义为“下转换”(或“下转移(down-shifting)”)过程。通常，所述发光太阳能集中器(LSC)包括对太阳能辐射透明的材料(例如，聚合物或无机玻璃)的大片材，其中用作光谱转换剂的荧光化合物被分散或化学键合到所述材料。由于全反射的光学现象的效应，由荧光化合物发射的辐射被“引导”朝向片材的薄边缘，其中辐射在位于那里的光伏电池(或太阳能电池)上集中。以这种方式，可以使用大表面面积的低成本材料(光致发光片材)将光集中到小表面面积的高成本材料(光伏电池(或太阳能电池))上。荧光化合物可以以薄膜的形式沉积在玻璃基底上，或如在聚合物材料的情况下，荧光化合物可以分散在聚合物基质内。可选择地，聚合物基质可以用荧光生色团基团直接官能化。理想地，为了用于光谱转换剂，荧光化合物必须具有以下性质：-高发光量子效率(Φ)[根据以下示出的等式(1)，(Φ)被定义为每单位时间由发光分子发射的光子数与吸收的光子数之间的比率，并且具有最大值1：(Φ)＝发射的光子数/吸收的光子数(1)]；-在光谱区域中宽的吸收带，在该光谱区域内光伏装置(或太阳能装置)不是非常有效；-高吸收系数；-在光谱区域中窄的发射带，在该光谱区域中光伏装置(或太阳能装置)最有效；-分离良好的吸收带和发射带，以防止或最小化自动吸收现象。已知，一些苯并噻二唑化合物特别是4,7-二(噻吩-2'-基)-2,1,3-苯并噻二唑(DTB)，是可以用于构建发光太阳能集中器(LSC)的荧光化合物。在以申请人的名义的国际专利申请WO2011/048458中已经描述了这种类型的化合物。4,7-二(噻吩-2'-基)-2,1,3-苯并噻二唑(DTB)的特征在于发射中心在约579nm，其为对应于远高于光伏电池(或太阳能电池)的最小功能阈值的能量的值，所述最小功能阈值为例如在最广泛使用的基于硅的光伏电池(或太阳能电池)的情况下对应于约1100nm的波长的阈值。此外，它的光辐射吸收是强烈的并且广延在相对宽范围的波长内，指示为在从550nm(绿色辐射的波长)到紫外线的范围内。最后，4,7-二(噻吩-2'-基)-2,1,3-苯并噻二唑(DTB)在二氯甲烷溶液中具有134nm的斯托克斯位移，远高于迄今为止所提出的用于发光太阳能集中器(LSC)的大部分商业产品。由于这些原因，使用4,7-二(噻吩-2'-基)-2,1,3-苯并噻二唑(DTB)使得可以构建优良品质的发光太阳能集中器(LSC)。尽管吸收了大部分太阳能光谱，然而4,7-二(噻吩-2'-基)-2,1,3-苯并噻二唑(DTB)在对应于黄色辐射和红色辐射的较大波长的区域中具有适度的吸收，因此其不能被转换为能够被光伏电池(或太阳能电池)更有效地利用的其他辐射。因此，申请人自身已经设定了发现能够提供与已知的苯并噻二唑化合物的性能相当或比已知的苯并噻二唑化合物的性能甚至更好的性能(特别是在由其中使用荧光化合物的光伏装置产生的功率方面)的荧光化合物的问题。申请人现在已经发现，具有特定通式的(即以下指示的通式(I))的二取代二芳氧基苯并杂二唑化合物可以有利地用于构建发光太阳能集中器(LSC)。所述发光太阳能集中器(LSC)又可以有利地用于例如与光伏电池(或太阳能电池)一起构建光伏装置(或太阳能装置)。所述二取代二芳氧基苯并杂二唑化合物能够提供与已知的苯并噻二唑化合物的性能相当或比已知的苯并噻二唑化合物的性能甚至更好的性能，特别是在由其中使用该化合物的光伏装置产生的功率方面。此外，申请人已经发现，所述二取代二芳氧基苯并杂二唑化合物具有优良的光稳定性，并且因此具有随时间较高的耐久性。因此，本专利技术的目的涉及通式(I)的二取代二芳氧基苯并杂二唑化合物：其中：-Z代表硫原子、氧原子、硒原子；或NR5基团，其中R5选自直链或支链的C1-C20烷基基团、优选地C1-C8烷基基团，或选自任选地被取代的芳基基团；-相同或不同的R1、R2和R3代表氢原子；或选自任选地含有杂原子的直链或支链的C1-C20烷基基团、优选地C1-C8烷基基团，任选地被取代的环烷基基团，任选地被取代的芳基基团，任选地被取代的直链或支链的C1-C20烷氧基基团、优选地C1-C8烷氧基基团，任选地被取代的苯氧基基团或-OCOR6基团，其中R6选自直链或支链的C1-C20烷基基团、优选地C1-C8烷基基团，或是氰基基团；-或R1和R2能够任选地被连接在一起，以便与它们被连接到的碳原子一起形成任选地含有一个或更多个杂原子诸如例如氧、硫、氮、硅、磷、硒的含有从3个至14个碳原子、优选地从4个至6个碳原子的饱和的、不饱和的或芳香族的环状环或多环体系；-或R2和R3能够任选地被连接在一起，以便与它们被连接到的碳原子一起形成任选地本文档来自技高网...

【技术保护点】
通式(I)的二取代二芳氧基苯并杂二唑化合物：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.25 IT MI2014A001663;2015.05.27 IT 102015001.通式(I)的二取代二芳氧基苯并杂二唑化合物：其中-Z代表硫原子、氧原子、硒原子；或NR5基团，其中R5选自直链或支链的C1-C20烷基基团、优选地C1-C8烷基基团，或选自任选地被取代的芳基基团；-相同或不同的R1、R2和R3代表氢原子；或选自任选地含有杂原子的直链或支链的C1-C20烷基基团、优选地C1-C8烷基基团，任选地被取代的环烷基基团，任选地被取代的芳基基团，任选地被取代的直链或支链的C1-C20烷氧基基团、优选地C1-C8烷氧基基团，任选地被取代的苯氧基基团或-OCOR6基团，其中R6选自直链或支链的C1-C20烷基基团、优选地C1-C8烷基基团，或是氰基基团；-或R1和R2能够任选地被连接在一起，以便与它们被连接到的碳原子一起形成任选地含有一个或更多个杂原子诸如氧、硫、氮、硅、磷、硒的含有从3个至14个碳原子、优选地从4个至6个碳原子的饱和的、不饱和的或芳香族的环状环或多环体系；-或R2和R3能够任选地被连接在一起，以便与它们被连接到的碳原子一起形成任选地含有一个或更多个杂原子诸如氧、硫、氮、硅、磷、硒的含有从3个至14个碳原子、优选地从4个至6个碳原子的饱和的、不饱和的或芳香族的环状环或多环体系；-相同或不同的R4选自任选地被取代的芳基基团。2.根据权利要求1所述的二取代二芳氧基苯并杂二唑化合物，其中在所述通式(I)中：-Z代表硫原子；-相同的R1代表氢原子；或选自任选地被取代的芳基基团，优选地为2,6-二甲基苯基、2,5-二甲基苯基、2,6-二异丙基苯基、萘基；-相同的R2和R3代表氢原子；-相同的R4选自任选地被取代的芳基基团，优选地为苯基、叔丁基苯基、萘基、2,6-二甲基苯基、二苯基。3.用于制备通式(I)的二取代二芳氧基苯并杂二唑化合物的工艺：其中Z具有与上文描述相同的含义，彼此相同的R1代表氢原子，R2和R3具有与上文描述相同的含义，优选地代表氢原子，所述工艺包括使至少一种式(II)的氟化二取代苯并杂二唑化合物：其中Z具有与上文描述相同的含义，R2和R3具有与上文描述相同的含义、优选地代表氢原子，与至少一种通式(III)的芳基醇反应：R4-OH(III)其中R4具有与上文描述相同的含义；所述通式(II)的氟化二取代二芳基苯并杂二唑化合物和所述通式(III)的芳基醇以在从1:2至1:10的范围内、优选地在从1:2至1:5的范围内的摩尔比使用。4.根据权利要求3所述的用于制备通式(I)的二取代二芳氧基苯并杂二唑化合物的工艺，其中所述工艺在以下条件下进行：-在至少一种弱有机碱的存在下，所述弱有机碱选自：碱金属的羧酸盐或碱土金属的羧酸盐、或其混合物；碱金属的碳酸盐或碱土金属的碳酸盐、或其混合物；碱金属的碳酸氢盐或碱土金属的碳酸氢盐、或其混合物；优选地碳酸钾、碳酸钠、碳酸铯；所述通式(II)的氟化二取代二芳基苯并杂二唑化合物和所述弱有机碱以在从1:1至1:10的范围内、优选地在从1:2至1:5的范围内的摩尔比使用；和/或-在至少一种有机溶剂的存在下，所述有机溶剂选自：醚，诸如1,2-二甲氧基乙烷、1,4-二氧六环、四氢呋喃、或其混合物；烃，诸如甲苯、二甲苯、或其混合物；偶极非质子溶剂，诸如N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜；或其混合物；优选地N,N-二甲基甲酰胺；所述通式(II)的氟化二取代二芳基苯并杂二唑化合物以使得在所述有机溶剂中具有在从0.05M至2M的范围内、优选地在从0.1M至1M的范围内的摩尔浓度的量在所述有机溶剂中使用；-在从60℃至150℃的范围内、优选地在从80℃和100℃的范围内的温度下，持续在从1小时至24小时的范围内、优选地在从2小时至12小时的范围内的时间。5.用于制备通式(I)的二取代二芳氧基苯并杂二唑化合物的工艺：其中Z具有与上文描述相同的含义，R1、R2和R3是相同的或不同的，并且R1、R2和R3中的至少一个、优选地至少两个不同于氢，更优选地两个取代基R1不同于氢，所述工艺包括以下步骤：(a)使至少一种通式(Ia1)的二取代二芳氧基苯并杂二唑化合物：其中Z、R2、R3和R4具有与上文描述相同的含义，优选地R2和R3代表氢原子，与选自N-卤代酰亚胺诸如N-溴代琥珀酰亚胺、N-溴代邻苯二甲酰亚胺、N-碘代琥珀酰亚胺、N-碘代邻苯二甲酰亚胺的至少一种化合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：路易吉·阿邦丹扎，A·阿莱西，A·A·普罗托，G·施姆普纳，利里亚纳·吉拉，
申请(专利权)人：艾尼股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT