[发明专利]一种吩噻嗪类有机小分子给体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机合成领域，具体涉及一种吩噻嗪类有机小分子给体及其制备方法。

背景技术

太阳能电池技术是解决当今世界能源短缺的一个有效手段。吩噻嗪含富电子的硫原子和氧原子，是著名的强给电子组分，常用作空穴传输材料，应用于太阳能电池领域具有很大的潜力，但其在太阳能电池方面的应用并不多见，且效率较低。

发明内容

本发明目的在于提供一种吩噻嗪类有机小分子给体及其制备方法，提供一种效率更高的空穴传输材料。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种吩噻嗪类有机小分子给体，具有以下分子结构：

其中，R、R₁分别代表氢原子或烷基。

按上述方案，R为2-辛基十二烷基，R₁为乙基。

上述吩噻嗪类有机小分子给体的制备方法，包括以下步骤：

1)通过Vilsmeier反应在核心单元的3和10位取代醛基：N₂氛围下，向N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中加入POCl₃搅拌反应；加入7,14-二烷基-苯并[1,4]噻嗪并[2,3-b]吩噻嗪的DMF溶液，升温回流反应，水洗过滤除去DMF和POCl₃，干燥后柱层析分离得到中间体1黄色粉末7,14-二烷基-苯并[1,4]噻嗪并[2,3-b]吩噻嗪-3,10-二醛；

2)通过Knoevenagel缩合反应制备目标产物：取中间体1、醋酸铵和3-烷基绕丹宁溶于乙酸中回流反应，反应结束后将反应液倒入冷水中，以二氯甲烷萃取，有机相干燥旋干后进行柱层析分离得到目标产物。

一种吩噻嗪类有机小分子给体，具有以下分子结构：

其中，R、R₁分别代表氢原子或烷基。

按上述方案，R为2-辛基十二烷基，R₁为乙基。

上述吩噻嗪类有机小分子给体的制备方法，包括以下步骤：

1)通过溴代反应将核心单元3和10位取代为溴原子：将原料7,14-二烷基-苯并[1,4]噻嗪并[2,3-b]吩噻嗪溶于氯仿/醋酸溶液中，N₂氛围下，与NBS反应，用水/二氯甲烷体系萃取反应液，有机相干燥后旋干后柱层析分离得到中间体2黄色油状物3,10-二溴-7,14-二烷基-苯并[1,4]噻嗪并[2,3-b]吩噻嗪；

2)通过Suzuki偶联反应给核心单元接上噻吩单元：N₂氛围下将中间体2、2-(4-己基-2-噻吩基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧戊硼烷、乙醇和Pd(PPh₃)₄加入到甲苯溶液中，然后加入饱和K₂CO₃溶液，搅拌回流反应；用水/二氯甲烷体系萃取反应液，有机相干燥后旋干，柱层析分离得到中间体3黄色油状物3,10-二(4-己基噻吩-2-基)-7,14-二烷基-苯并[1,4]噻嗪并[2,3-b]吩噻嗪；

3)通过Vilsmeier反应给噻吩单元上醛基：N₂氛围下向DMF的1,2-二氯乙烷溶液中加入POCl₃搅拌，加入中间体3的1,2-二氯乙烷溶液，回流反应后，水洗反应液，随后以二氯甲烷萃取，有机相干燥旋干后进行柱层析分离得到中间体4黄色固体5,5'-(7,14-二烷基-7,14-二氢苯并[5,6][1,4]噻嗪并[2,3-b]吩噻嗪-3,10-二基)二(3-己基噻吩-2-醛)；

4)通过Knoevenagel缩合反应制备目标产物：取中间体4、醋酸铵和3-烷基绕丹宁溶于乙酸中回流反应，反应结束后将反应液倒入冷水中，以二氯甲烷萃取，有机相干燥旋干后进行柱层析分离得到目标产物。

本发明通过Vilsmeier反应、溴化反应、SuzukiCoupling、Knoevenagel缩合等合成了一系列基于[1,4]苯并噻嗪并[2,3-b]吩噻嗪的新型给体材料。该系列分子以[1,4]苯并噻嗪并[2,3-b]吩噻嗪为核心单元和电子供体单元，以烷基绕丹宁为电子受体单元，构成A-D-A型窄带隙给体分子，同时以噻吩为π键，增加共轭链长，进一步合成了A-π-D-π-A型分子，减小了带隙。

本发明吩噻嗪类有机小分子给体合成路线如下：

相对于现有技术，本发明有益效果如下：