一种吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料及制备方法。本发明专利技术设计的染料是一种以二苯胺和吩噻嗪作为给电子单元，噻吩作为共轭桥连单元，氰基乙酸作为吸电子单元的纯有机染料。主要通过C‑N偶联、NBS溴代、铃木偶联等反应制得。本发明专利技术工艺简单，成本低廉，制得的宽吸收光谱有机染料不含金属，对环境友好；该染料在可见光区具有良好的光谱响应性能，在染料敏化太阳能电池中具有很好的应用前景。

Phenothiazine based wide absorption spectrum organic dye and preparation method thereof

The invention discloses a phenothiazine based wide absorption spectrum organic dye and a preparation method thereof. The dye designed by the invention is a pure organic dye with diphenylamine and phenothiazine as electron donors, thiophene as conjugated bridging unit and cyanoacetic acid as electron absorption unit. It is mainly prepared by reaction of C N coupling, NBS Bromination and SUZUKI coupling. The method has the advantages of simple process, low cost, no metal content, environmental friendliness, good spectral response in visible light region and good application prospect in dye-sensitized solar cells.

【技术实现步骤摘要】
一种吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料及制备方法
本专利技术涉及一种吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料及制备方法。技术背景有机太阳能电池最早是由瑞士的科学家于1991开发的。有机染料是有机太阳能电池的核心，有机染料不含金属，对环境友好，制作工艺简单，成本低廉，高的摩尔吸光系数，使其成为最有望取代传统硅太阳能电池的一种新型太阳能电池。吩噁嗪是一种强供电子单元，具有非平面的蝴蝶型分子结构，可有效的抑制染料分子聚集，减少暗电流，在染料的设计和合成中有着和广泛的应用。基于以上的经验，本专利技术结合二苯胺，吩噻嗪，制备了一种宽吸收光谱的有机染料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种合成宽吸收光谱的有机染料及制备方法，提高光电转化效率的方法。本专利技术涉及的吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料分子结构如图1，吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料具体合成路线见图2。吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料制备方法的具体步骤为：(1)量取100mL的分析纯四氢呋喃加入三口瓶中，称取10.0122g(50mmol)吩噻嗪、6.0334g(55mmol)叔丁基醇钾，惰性气体保护下，室温搅拌1小时，针头打入13.3mL(75mmol)分析纯溴代异辛烷，升温回流，柱色谱跟踪，反应物浓度基本不断，停止反应；后处理：冷却，旋干，用分析纯二氯甲烷(DCM)溶解，水洗，萃取，收集有机相，旋干，中性氧化铝柱色谱分离(分析纯石油醚洗脱)，真空干燥箱烘干至恒重，得10.0328g黄色油状液体即产物1。(2)量取10mL的分析纯四氢呋喃加入三口瓶中，称取6.1923g(20mmol)步骤(1)所得产物1冰水浴避光搅拌溶解，避光称取3.5600g(20mmol)N-溴代琥珀酰亚胺溶于50mL的分析纯四氢呋喃溶液中，避光恒压滴液漏斗缓慢滴加，柱色谱跟踪，反应物浓度基本不断，停止反应；后处理：冷却，旋干，用分析纯二氯甲烷(DCM)溶解，水洗，萃取，收集有机相，旋干，硅胶柱色谱分离(分析纯石油醚洗脱)，旋干得黄色油状液体，真空干燥箱烘干至恒重得产物2。(3)量取50mL的分析纯甲苯加入三口瓶中，称取3.07g(7.9mmol)中间体2、1.47g(8.2mmol)二苯胺、2.4680g(24mmol)叔丁基醇钠，搅拌溶解，惰性气体保护下，加入0.09g(0.4mmol)醋酸钯，升温回流，用薄层色谱跟踪反应至反应物浓度基本不变，停止反应；后处理：冷却，旋干，用分析纯二氯甲烷(DCM)溶解，水洗，萃取，收集有机相，旋干，硅胶柱色谱分离(分析纯二氯甲烷/分析纯石油醚，梯度洗脱)，旋干得淡绿色油状液体，真空干燥箱烘干至恒重得产物3。(4)称取1.7263g(3.614mmol)步骤(3)所得产物3，其他原料配比以及后处理与步骤(2)一致，得淡绿色黏稠液体即产物4。(5)量取35mL的分析纯四氢呋喃加入3口瓶中，称取0.8320g(1.5mmol)步骤(4)所得产物4和0.2808g(1.8mmol)5-醛基-2-噻吩硼酸，搅拌溶解，惰性气体保护，加入0.0863g(0.075mmol)四(三苯基磷)钯，升温回流，用薄层色谱跟踪反应至反应物浓度基本不变，停止反应；后处理：冷却，旋干，用分析纯二氯甲烷(DCM)溶解，水洗，萃取，收集有机相，旋干，硅胶柱色谱分离(分析纯二氯甲烷/分析纯石油醚，梯度洗脱)，旋干得棕红色固体，真空干燥箱烘干至恒重得产物5。(6)量取20mL的分析纯氯仿加入三口瓶中，称取0.4233g(0.63mmol)步骤(5)所得产物5和0.3655g(4.3mmol)氰基丙烯酸，搅拌溶解，惰性气体保护，打入4.3mmol分析纯哌啶，升温回流，用薄层色谱跟踪反应至反应物浓度基本不变，停止反应；后处理：氯仿稀释，适量的稀盐酸洗，水洗，收集有机相，旋干，硅胶柱色谱分离(分析纯二氯甲烷/无水甲醇，梯度洗脱)，旋干得紫黑色固体，真空干燥箱烘干至恒重得吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料。本专利技术工艺简单，成本低廉，制得的宽吸收光谱有机染料不含金属，对环境友好，该染料在可见光区具有良好的光谱响应性能，在染料敏化太阳能电池中具有很好的应用前景，有望取代传统硅太阳能电池。附图说明图1为本专利技术吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料结构图。图2为本专利技术吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料的具体合成路线图；其中：i)溴代异辛烷，叔丁醇钾,四氢呋喃；ii)NBS，四氢呋喃；iii)二苯胺，叔丁基醇钠，叔丁基膦，Pd(OAc)2，甲苯；iv)5-醛基-2-噻吩硼酸，四(三苯基磷)钯，四氢呋喃；v)哌啶，氰乙酸，氯仿；PT1)吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料。图3为本专利技术吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料的紫外可见光谱图。具体实施方式实施例：(1)量取100mL的分析纯四氢呋喃加入三口瓶中，称取一份10.0122g(50mmol)吩噻嗪、6.0334g(55mmol)叔丁基醇钾，惰性气体保护下，室温搅拌1小时，针头打入13.3mL(75mmol)分析纯溴代异辛烷，升温回流，柱色谱跟踪，反应物浓度基本不断，停止反应。后处理：冷却，旋干，用分析纯二氯甲烷(DCM)溶解，水洗，萃取，收集有机相，旋干，中性氧化铝柱色谱分离(分析纯石油醚洗脱)，真空干燥箱烘干至恒重，得10.0328g黄色油状液体即产物1，(产率64.6％)。1HNMR(CDCl3,400MHz)δ(TMS,ppm):7.20-7.16(m,4H),7.14-7.08(m,2H),7.05-6.97(m,2H),2.40-2.28(t,1H),1.58-1.37(t,10H),0.88-0.72(m,6H).M/S＝311.5。(2)量取10mL的分析纯四氢呋喃加入三口瓶中，称取6.1923g(20mmol)步骤(1)所得产物1冰水浴避光搅拌溶解，避光称取3.5600g(20mmol)N-溴代琥珀酰亚胺溶于50mL的分析纯四氢呋喃溶液中，避光恒压滴液漏斗缓慢滴加，柱色谱跟踪，反应物浓度基本不断，停止反应。后处理：冷却，旋干，用分析纯二氯甲烷(DCM)溶解，水洗，萃取，收集有机相，旋干，硅胶柱色谱分离(分析纯石油醚洗脱)，旋干得黄色油状液体，真空干燥箱烘干至恒重得产物2(3.89g，产率50％)。1HNMR(CDCl3,400MHz)δ(TMS,ppm):7.20-6.97(m,4H),6.82-6.80(m,3H),2.82-2.70(t,1H),2.43-2.25(t,1H),2.43-2.25(m,10H),0.88-0.71(m,6H).M/S＝390.4。(3)量取50mL的分析纯甲苯加入三口瓶中，称取3.07g(7.9mmol)步骤(2)所得产物2、1.47g(8.2mmol)二苯胺、2.4680g(24mmol)叔丁基醇钠，搅拌溶解，惰性气体保护下，加入0.09g(0.4mmol)醋酸钯，升温回流，用薄层色谱跟踪反应至反应物浓度基本不变，停止反应；后处理：冷却，旋干，用分析纯二氯甲烷(DCM)溶解，水洗，萃取，收集有机相，旋干，硅胶柱色谱分离(分析纯二氯甲烷/分析纯石油醚，梯度洗脱)，旋干得淡绿色油状液体，真空干燥箱烘干至恒重得产物3(1.9g，产率52％)。1HNMR(CDCl3,400MHz)δ(TMS,ppm):7.23-7.18(m,6H),7.16-7.04(m,4H),6.97-6.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料，其特征在于吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料分子结构为：

【技术特征摘要】
1.一种吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料，其特征在于吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料分子结构为：2.根据权利要求1所述的吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料的制备方法，其特征在于具体步骤为：(1)量取100mL的分析纯四氢呋喃加入三口瓶中，称取10.0122g吩噻嗪、6.0334g叔丁基醇钾，惰性气体保护下，室温搅拌1小时，针头打入13.3mL分析纯溴代异辛烷，升温回流，柱色谱跟踪，反应物浓度基本不断，停止反应；后处理：冷却，旋干，用分析纯二氯甲烷溶解，水洗，萃取，收集有机相，旋干，中性氧化铝柱色谱分离即用分析纯石油醚洗脱，真空干燥箱烘干至恒重，得黄色油状液体即产物1；(2)量取10mL的分析纯四氢呋喃加入三口瓶中，称取6.1923g步骤(1)所得产物1冰水浴避光搅拌溶解，避光称取3.5600gN-溴代琥珀酰亚胺溶于50mL的分析纯四氢呋喃溶液中，避光恒压滴液漏斗缓慢滴加，柱色谱跟踪，反应物浓度基本不断，停止反应；后处理：冷却，旋干，用分析纯二氯甲烷溶解，水洗，萃取，收集有机相，旋干，硅胶柱色谱分离即用分析纯石油醚洗脱，旋干得黄色油状液体，真空干燥箱烘干至恒重得产物2；(3)量取50mL的分析纯甲苯加入三口瓶中，称取3.07g中间体2、1.47g二苯胺、2.4680g叔丁基醇钠，搅拌溶解，惰性气体保护下，加入0.09g醋酸钯，升温回流，用薄层色谱跟踪反...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭海军，裴海睿，何敬文，谢丹丹，卢镇辉，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西,45