一种新型吲哚[3,2-b]咔唑衍生物及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种新型的吲哚[3,2

【技术实现步骤摘要】
一种新型吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物及其应用


[0001]本专利技术属于钙钛矿光电器件
，具体涉及一种新型吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物及其应用。

技术介绍

[0002]太阳能作为一种清洁能源，在使用过程中不会产生“三废”问题。同时，太阳能不论是在偏远的地区或是外太空，只要是太阳照射到的地方都可以利用，不存在运输的难题，是绝佳的能源形式。
[0003]硅基太阳能电池是现在利用率最广，商业化程度最高的一种太阳能电池。但自2009年，钙钛矿太阳能电池(PSCs)被首次报道以来，具有生产工艺简单，成本低等优点的PSCs，其发展迅猛，在这十几年的时间里，光电转化效率(PCE)从3.9％增长至25.7％，是最有发展前景的第三代光伏技术。同时，能够实现柔性卷对卷制作工艺对PSCs的大规模生产和应用场景的拓宽提供了可能性。
[0004]PSCs的市场化是可以预见的，但是其仍然存在长期稳定性不高的问题，在一般的n
‑
i
‑
p结PSCs中，充当空穴传输材料(HTMs)的2,2',7,7'
‑
四[N,N
‑
二(4
‑
甲氧基苯基)氨基]‑
9,9'
‑
螺二芴(Spiro
‑
OMeTAD)，具有成本高，易结晶的缺点，同时需要掺杂以达到更好空穴传输能力的特点，也影响着PSCs的稳定性。因此，用低成本的方法改善Spiro
‑
OMeTAD易结晶、掺杂离子扩散的缺点，是推动PSCs商业化的关键。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种新型的吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物，该吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物具有较好的热稳定性，且成本较低。
[0006]本专利技术的目的还在于提供上述新型的吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物在钙钛矿光电器件中的应用，该吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物作为界面层或掺杂剂可以减少Spiro
‑
OMeTAD易结晶、稳定性较差对钙钛矿太阳能电池产生的不利影响，且不会影响钙钛矿太阳能电池的光电转化效率。
[0007]本专利技术的上述第一个目的可以通过以下技术方案来实现：一种新型的吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物，它的结构式如下式(Ⅰ)所示：
[0008][0009]其中：R1代表
[0010]R2代表
[0011](Ⅰ)
[0012]优选的，本专利技术所述新型的吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物通过2,8
‑
二溴
‑
5,11
‑
二氢吲哚[3,2
‑
b]咔唑(DBIC)与胺基化合物以及溴代化合物两步法合成，其中DBIC的结构式如下(Ⅱ)所示：
[0013][0014](Ⅱ)
[0015]所述胺基化合物为二苯胺或N
‑
(2
‑
(2
‑
乙氧基乙氧基)乙基)苯胺，结构式分别如下：
[0016][0017]或
[0018][0019]所述溴代化合物为1
‑
溴正己烷或1
‑
溴
‑2‑
(2
‑
乙氧基乙氧基)乙烷，结构式分别如下：
[0020][0021]优选的，当胺基化合物为二苯胺，溴代化合物为1
‑
溴
‑2‑
(2
‑
乙氧基乙氧基)乙烷时，所述新型吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物为PEIC，当胺基化合物为二苯胺，溴代化合物为1
‑
溴己烷时，所述新型吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物为PHIC，当胺基化合物为N
‑
(2
‑
(2
‑
乙氧基乙氧基)乙基)苯胺，溴代化合物为1
‑
溴己烷时，所述新型吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物为EHIC。
[0022]上述PEIC、PHIC和EHIC的结构式如下(Ⅲ)所示：
[0023][0024](Ⅲ)
[0025]优选的，所述新型的吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物PEIC通过以下方法制备获得：
[0026](1)将溴代化合物1
‑
溴
‑2‑
(2
‑
乙氧基乙氧基)乙烷、氢氧化钾和2,8
‑
二溴
‑
5,11
‑
二氢吲哚[3,2
‑
b]咔唑溶于二甲基甲酰胺中，而后室温搅拌反应4～8h，反应结束后，用柱层析提纯得到产品a；
[0027](2)选取产品a和胺基化合物二苯胺，将产品a、胺基化合物二苯胺加入反应容器中，再加入叔丁醇钠、三(二亚苄基丙酮)二钯、三叔丁基膦以及甲苯搅拌，加热搅拌反应8～18h，反应结束后，用柱层析提纯得到新型吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物PEIC。
[0028]进一步的，所述新型的吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物PEIC通过以下方法制备获得：
[0029](1)在室温下，将2,8
‑
二溴
‑
5,11
‑
二氢吲哚[3,2
‑
b]咔唑(DBIC)和氢氧化钾(KOH)溶解在二甲基甲酰胺(DMF)中，在不断搅拌中缓慢滴加1
‑
溴
‑2‑
(2
‑
乙氧基乙氧基)乙烷的DMF溶液，然后在室温下搅拌反应4～8h，反应结束后，加入去离子水，再用二氯甲烷(DCM)萃取，有机相干燥后用柱层析提纯得到产品a；
[0030](2)在氮气氛围下，将产品a、叔丁醇钠(NaOtBu)、二苯胺加入反应容器中，在搅拌中加热至100～120℃，而后加入三(二亚苄基丙酮)二钯(Pd2(dba)3)、三叔丁基膦(tBu3P)和甲苯，保持100～120℃的温度的氮气氛围下搅拌反应8～18h，反应结束后，加入DCM，去离子水萃取，有机相干燥后用柱层析法提纯得到PEIC；
[0031]在新型的吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物PEIC的合成过程中：
[0032]优选的，步骤(1)中氢氧化钾(KOH)与所述2,8
‑
二溴
‑
5,11
‑
二氢吲哚[3,2
‑
b]咔唑(DBIC)的摩尔比为10～12：1；步骤(1)中所述溴代化合物1
‑
溴
‑2‑
(2
‑
乙氧基乙氧基)乙烷与所述2,8
‑
二溴
‑
5,11
‑
二氢吲哚[3,2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物，其特征是：它的结构式如下式(Ⅰ)所示：其中：R1代表R2代表2.根据权利要求1所述的新型的吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物，其特征是：所述新型的吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物通过2,8
‑
二溴
‑
5,11
‑
二氢吲哚[3,2
‑
b]咔唑(DBIC)与胺基化合物以及溴代化合物两步法合成，其中DBIC的结构式如下(Ⅱ)所示：所述胺基化合物为二苯胺或N
‑
(2
‑
(2
‑
乙氧基乙氧基)乙基)苯胺，结构式分别如下：乙氧基乙氧基)乙基)苯胺，结构式分别如下：所述溴代化合物为1
‑
溴正己烷或1
‑
溴
‑2‑
(2
‑
乙氧基乙氧基)乙烷，结构式分别如下：
3.根据权利要求2所述的新型吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物，其特征是：当胺基化合物为二苯胺，溴代化合物为1
‑
溴
‑2‑
(2
‑
乙氧基乙氧基)乙烷时，所述新型吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物为PEIC；当胺基化合物为二苯胺，溴代化合物为1
‑
溴己烷时，所述新型吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物为PHIC，当胺基化合物为N
‑
(2
‑
(2
‑
乙氧基乙氧基)乙基)苯胺，溴代化合物为1
‑
溴己烷时，所述新型吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物为EHIC；所述PEIC、PHIC和EHIC的结构式如下(Ⅲ)所示：4.根据权利要求3所述的新型吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物，其特征是：所述新型的吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物PEIC通过以下方法制备获得：(1)将溴代化合物1
‑
溴
‑2‑
(2
‑
乙氧基乙氧基)乙烷、氢氧化钾和2,8
‑
二溴
‑
5,11
‑
二氢吲哚[3,2
‑
b]咔唑溶于二甲基甲酰胺中，而后室温搅拌反应4～8h，反应结束后，用柱层析提纯得到产品a；(2)选取产品a和胺基化合物二苯胺，将产品a、胺基化合物二苯胺加入反应容器中，再加入叔丁醇钠、三(二亚苄基丙酮)二钯、三叔丁基膦以及甲苯搅拌，加热搅拌反应8～18h，反应结束后，用柱层析提纯得到新型吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物PEIC。5.根据权利要求4所述的新型吲哚[3,2
‑
b]咔唑衍生物，其特征是：步骤(1)中所述氢氧化钾与所述2,8
‑
二溴
‑
5,11
‑
二氢吲哚[3,2
‑
b]咔唑的摩尔比为10～12：1；步骤(1)中所述溴代化合物1
‑
溴
‑2‑
(2
‑
乙氧基乙氧基)乙烷与所述2,8
‑
二溴
‑
5,11
‑
二氢吲哚[3,2
‑
b]咔唑的摩尔比为2～4：1；步骤(2)中所述叔丁醇钠与产品a的摩尔比为2～3：1；步骤(2)中所述胺基化合物二苯胺与产品a的摩尔比为2～3：1；步骤(1)～(2)中柱层析提纯时采用的流动相为纯二氯甲烷。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜月，游权稳，麦润昇，伍业辉，高进伟，
申请(专利权)人：华南师大清远科技创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：