一种((2,3-二氨基-5,6-二氟-1,4-苯基)双(噻吩-5,2-二基))双(2-氰基丙烯酸)及其制备方法与用途

本发明涉及一种用于合成与制备染料敏化太阳能电池中聚合金属配合物染料敏化剂的吸电子功能配体及其制备方法与应用，属于新材料中的光电材料领域。

背景技术：

1、染料敏化太阳能电池(dsscs)是一种非常有发展前景的太阳能电池，其中锚定吸附在tio2表面上的染料敏化剂对染料敏化太阳能电池的光电转换效率等光伏性能有重要的影响，成为研究人员广泛和深入研究的对象；研究表明，d-a’-π-a(给体-辅助电子受体-π桥-受体)结构的聚合金属配合物染料敏化剂是最有发展前景的染料之一，电子受体a一般采用2-氰基-3-(8-羟基-喹啉-5-基)丙烯酸，但是由于2-氰基-3-(8-羟基-喹啉-5-基)丙烯酸的吸电子能力仍然不很强，影响染料敏化剂中电子受体a的吸电子和传输电子能力，而进一步影响其光伏性能；为了解决以上问题，本发明通过在受体(a)中引入强吸电子基团—氟基以提高电子受体的吸电子能力，同时采用双锚定基团使染料分子更强的锚定在tio2上，以通过增强受体的吸电子能力和锚定能力来改善染料敏化剂的光伏性能，因而设计合成了这种有较强吸电子能力和锚定能力的含氟配体。

技术实现思路

1、本发明的目的为提供一种((2,3-二氨基-5,6-二氟-1,4-苯基)双(噻吩-5,2-二基))双(2-氰基丙烯酸)及其制备方法和应用；

2、本发明的技术方案是：一种((2,3-二氨基-5,6-二氟-1,4-苯基)双(噻吩-5,2-二基))双(2-氰基丙烯酸)，其结构式如式1所示：

3、

4、一种新的((2,3-二氨基-5,6-二氟-1,4-苯基)双(噻吩-5,2-二基))双(2-氰基丙烯酸)的制备方法：

5、(1)1,4-二溴-2,3-二氟-5,6-二硝基苯的制备：

6、向单口瓶中加入浓硫酸20ml，然后将摩尔比为1.0∶1.0～1.0∶3.0的1,4-二溴-2,3-二氟-5,6-二硝基苯与硝酸钾依次加入单口烧瓶中,然后升温至70℃反应20～32h，反应完成后倒入冰水中冷却至室温，用乙酸乙酯萃取三次后收集有机相，加入无水硫酸镁干燥10～14h，过滤旋干得到粗产物，所得粗产物干燥完全后用体积比1∶100～1∶150的乙酸乙酯、石油醚的混合溶液做洗脱剂进行过柱分离，得到白色针状固体1,4-二溴-2,3-二氟-5,6-二硝基苯；

7、(2)(2,3-二氟-5,6-二硝基-1,4-苯基)双(噻吩-2-甲醛)的制备：

8、向三口烧瓶中依次加入摩尔比为1：2.5：5～1：3：8的3,6-二溴-4,5-二氟苯-1,2-二硝基、2-噻吩硼酸醛和cs2co3，然后加入体积比为6：1～12：1的1,4-二氧六环和h2o的混合液作为溶剂，在n2?；は录尤雙d(pph3)4，80摄氏度回流反应22～28h，反应完成后冷却至室温，用乙酸乙酯萃取后收集有机相，加入无水硫酸镁干燥10～14h，过滤旋干得到粗产物，所得粗产物干燥完全后用体积比1∶30～1∶50的乙酸乙酯、石油醚的混合溶液做洗脱剂进行过柱分离，得到黄色针状固体(2,3-二氟-5,6-二硝基-1,4-苯基)双(噻吩-2-甲醛)；

9、(3)((2,3-二氟-5,6-二硝基-1,4-苯基)双(噻吩-5,2-二基))双(2-氰丙烯酸)：

10、将摩尔比为1.0∶2.4～1.0∶2.6的(2,3-二氟-5,6-二硝基-1,4-亚苯基)双(噻吩-2-甲醛)和氰基乙酸放入三口瓶内，加入乙腈和少量的乙酸，搅拌溶解然后加入几滴的哌啶，将体系加热至90℃反应32～40h后关闭反应，旋干溶剂以后置于真空干燥箱直至干燥完全，得到黑色块状的粗产物，将粗产物研磨至粉末状后用三氯甲烷洗涤固体三次，再将固体干燥以后用乙醇重结晶两次，得到黑色固体粉末((2,3-二氟-5,6-二硝基-1,4-苯基)双(噻吩-5,2-二基))双(2-氰丙烯酸)；

11、(4)((2,3-二氨基-5,6-二氟-1,4-苯基)双(噻吩-5,2-二基))双(2-氰基丙烯酸)的制备：

12、将摩尔比为1：3：8～1：6：12的((2,3-二氟-5,6-二硝基-1,4-苯基)双(噻吩-5,2-二基))双(2-氰丙烯酸)、铁粉和氯化铵于干燥的单口烧瓶中，加入体积比为3：1～9：1的乙醇和水作为溶剂，搅拌使其溶解，在85℃下，回流反应22～28h，反应完成后，趁热过滤旋干得到淡黑色固体粗产物，所得粗产物用体积比1∶5～1∶10的乙酸乙酯、石油醚的混合溶液做洗脱剂进行过柱分离，得到黑色固体产物((2,3-二氨基-5,6-二氟-1,4-苯基)双(噻吩-5,2-二基))双(2-氰基丙烯酸)；

13、一种新的有机化合物的用途：用于制备染料敏化太阳能电池中聚合金属配合物染料敏化剂的吸电子功能配体；

14、此发明的主要优势在于：(1)((2,3-二氨基-5,6-二氟-1,4-苯基)双(噻吩-5,2-二基))双(2-氰基丙烯酸)不仅有两个氰基丙烯酸结构作为吸电子基团和锚定基团，还引入两个氟原子取代基，进一步增强了配体吸电子能力，其作为金属配合物染料的辅助功能配体，能有效提高染料敏化太阳能电池的光伏性能；(2)原料价格便宜并且简单易得，制备方法简单，无高温和高压等特殊要求；

技术特征：

1.一种((2,3-二氨基-5,6-二氟-1,4-苯基)双(噻吩-5,2-二基))双(2-氰基丙烯酸)，其结构式如式1所示：

2.根据权利要求1所述的一种((2,3-二氨基-5,6-二氟-1,4-苯基)双(噻吩-5,2-二基))双(2-氰基丙烯酸)的制备方法：

3.一种((2,3-二氨基-5,6-二氟-1,4-苯基)双(噻吩-5,2-二基))双(2-氰基丙烯酸)的用途，用于合成与制备染料敏化太阳能电池中聚合金属配合物染料敏化剂的吸电子功能配体。

技术总结
本发明涉及式1所示一种((2,3?二氨基?5,6?二氟?1,4?苯基)双(噻吩?5,2?二基))双(2?氰基丙烯酸)及其合成制备方法与应用，本发明的积极进步效果在于：(1)((2,3?二氨基?5,6?二氟?1,4?苯基)双(噻吩?5,2?二基))双(2?氰基丙烯酸)是双氰基丙烯酸结构，除了具有两个吸电子基团氰基和两个锚定基团羧基外，还引入了吸电子能力更强的氟原子作为吸拉电子基团，将其用于合成与制备染料敏化太阳能电池中聚合金属配合物染料敏化剂的吸电子功能配体，能有效提升该染料敏化太阳能电池的光电转化效率等光伏性能；(2)原料简单易得，制备方法简单，无高温和高压等特殊要求。

技术研发人员：钟超凡,刘惠敏,田勇,章厚鹏,王瑜,马银峰
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>湘潭大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29