專利名稱：一類以四苯基卟啉為核心的不對稱染料分子及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于染料分子及其制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種卟啉類染料分子的制備方法。
背景技術(shù)：
卟啉具有大的可極化π電子體系，周邊可以引入推拉電子基團(tuán)，且可與過渡金屬形成配合物，因而可以通過分子設(shè)計(jì)對卟啉衍生物的性能進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過引入具有不同給、 受電子能力的共軛基團(tuán)，可以擴(kuò)大分子共軛體系以及分子內(nèi)電子的離域程度，借此可自由調(diào)控卟啉分子的HOMO與LUMO之間能級差，進(jìn)而改變整個(gè)分子的電化學(xué)和光學(xué)等方面的性質(zhì)，可用作非線形光學(xué)材料、光電轉(zhuǎn)換材料、分子電子器件等。在獲取能源方面，大自然選擇了卟啉配合物。光合作用中，嚇啉衍生物葉綠素是光能轉(zhuǎn)換的反應(yīng)中心。能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)化成化學(xué)能，關(guān)鍵是葉綠素分子受光激發(fā)產(chǎn)生的電荷分離態(tài)壽命可長達(dá)ls，這是電荷有效輸出的重要前提。實(shí)驗(yàn)表明，太陽能電池中，不論電子注入T^2的效率還是速度，嚇啉的表現(xiàn)都不遜于多吡啶釕類化合物。導(dǎo)帶電子和卟啉激發(fā)態(tài)的復(fù)合速率約幾個(gè)微秒，這段時(shí)間足夠電解質(zhì)中的電子回傳到卟啉基態(tài)上，完成染料的還原。這些結(jié)果表明，P卜啉有望成為良好的太陽能電池光敏染料。2010年，瑞士洛桑高工的Gratzel教授等報(bào)道了以給受體取代的金屬卟啉配合物作為敏化劑用于染料敏化太陽能電池得到了 11%的光電轉(zhuǎn)化效率，被認(rèn)為是該領(lǐng)域一個(gè)里程碑式的成果。大量的研究進(jìn)展表明，此類給受體取代的共軛盤狀分子的研究已成為當(dāng)今新材料和新能源研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)之一，對此類材料的深入研究將對光電功能材料的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。目前雖然在液體電解質(zhì)的DSSC中，嚇啉類染料由于其在長波段吸收較弱和分子優(yōu)良的平面性導(dǎo)致分子容易聚集，從而影響了光電池的性能，使卟啉類電池光電轉(zhuǎn)化效率還比不上多吡啶釕類。但是在固體電池中，嚇啉則顯示出了特長。通過修飾周邊基團(tuán)，嚇啉分子能同時(shí)與納米T^2和固體電解質(zhì)緊密結(jié)合，電子傳輸更加順利，可以獲得性能更為優(yōu)良的固體光電池，因此具有廣闊的發(fā)展前景。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種在四苯基卟啉中心核上不對稱引入雙烷基胺和帶三鍵的給體，大幅度提高D- π -A型染料分子之間電子吸收、傳輸能力，從而合成一種新型的高效率的卟啉類染料。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種以四苯基卟啉為核心的染料分子，其特征在于通過在外圍不對稱取代不同碳鏈長度的給體、帶三鍵的受體，并選擇合適的核心金屬離子來增強(qiáng)其吸電子與給電子能力，所述的染料分子具有以下通式(1)如下
權(quán)利要求
1. 一類以四苯基卟啉為核心的不對稱染料分子，其特征在于通過在外圍不對稱取代不同碳鏈長度的給體、帶三鍵的受體，并選擇合適的核心金屬離子來增強(qiáng)其吸電子與給電子能力，所述的染料分子具有以下通式(1)如下
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的染料分子的制備方法，所述方法具體步驟如下(1)將對溴苯甲醛溶解在丙酸中，120°C 150°C下加熱回流，并加入吡咯，攪拌 20min 30min，冷卻到室溫，蒸發(fā)掉一半溶劑，并加入甲醇，冷凍，過濾后用石油醚/ 二氯甲燒=2/3柱層析，得到紫色固體4-4-溴苯卟啉；(2)將4-4-溴苯卟啉、雙烷基胺、碳酸鉀、催化劑I加入到溶劑II中，然后在氣體的保護(hù)下回流20 25小時(shí)，除去溶劑II，固體用溶劑IV進(jìn)行萃取，有機(jī)層用無水硫酸鈉干燥， 產(chǎn)物V用色譜分析法進(jìn)行分離；(3)將步驟(2)所得產(chǎn)物V在氣體的保護(hù)下溶解在溶劑VI中，并加入催化劑VII與丙炔酸，攪拌并加熱到40°C 60°C保持15 25h，減壓蒸餾除溶劑后產(chǎn)品用氯仿/正己烷= 2 3柱層析分離，得產(chǎn)物VIII ；(4)再將產(chǎn)物VIII與M(OAc)2在氯仿與甲醇的溶液中攪拌，回流池 3h，除去溶劑， 并用柱層析方法進(jìn)行分離，便可得到最終產(chǎn)物；所述催化劑I為Cu或者CuI，其中Cu為-Br基摩爾量的2% -10%，CuI為-Br基摩爾量的2% -10% ；溶劑II為二甲基甲酰胺或三乙胺；保護(hù)氣體為氬氣或者氮?dú)?；溶劑IV為氯仿與甲醇(1 1)或者二氯甲烷與甲醇(1 1)；溶劑VI為二甲基甲酰胺與三乙胺的混合溶劑(5 1)；催化劑VII為Pd(PPh3)4。
全文摘要
本發(fā)明涉及一類以四苯基卟啉為核心的不對稱染料分子及其制備方法，該染料分子結(jié)構(gòu)通過在外圍不對稱取代不同碳鏈長度的給體、帶三鍵的受體，并選擇合適的核心金屬離子來增強(qiáng)其吸電子與給電子能力，其制備方法包括合成4-4-溴苯卟啉的Adler合成方法以及之后的給受體取代反應(yīng)。所制備的染料分子可應(yīng)用于DSCC中，并可表現(xiàn)出良好的光電轉(zhuǎn)化性能，在能源開發(fā)利用方面具有很大的應(yīng)用前景。此類材料在一定條件下也具有液晶性從而可形成盤狀液晶，在光電器件的應(yīng)用方面具有巨大的潛力。
文檔編號(hào)C09B47/00GK102408745SQ201110381950
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者彌永勝, 杜政才, 楊洲, 梁蓬霞, 王冬, 金召奎 申請人:北京科技大學(xué)