[发明专利]一种基于茚并[2,1-b]咔唑的免掺杂空穴传输材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种基于茚并[2,1-b]咔唑的免掺杂空穴传输材料，其特征在于，化学结构式如式Y3或Y4所示：

2.制备如权利要求1所述的一种基于茚并[2,1-b]咔唑的免掺杂空穴传输材料的方法，其特征在于，包括如下制备步骤：

使化合物(1)发生还原取代反应生成中间体(2)；使中间体(2)发生取代反应生成中间体(3)；使化合物(9)发生溴代反应生成中间体(10)；使中间体(10)发生烷基化反应生成中间体(11)；使中间体(11)与2-三丁基甲锡烷基噻吩发生偶联反应生成中间体(12)；使中间体(12)发生溴代反应生成中间体(13)；使中间体(3)与中间体(11)或中间体(13)发生偶联反应生成空穴传输材料Y3或Y4；

具体的：

中间体(2)的合成：以氢氧化钠水溶液为溶剂，氮气氛围下，化合物(1)通过还原剂作用还原后，再在相转移催化剂的作用下，与溴己烷发生取代反应，生成中间体(2)；所述化合物(1)、溴己烷、还原剂以及相转移催化剂的摩尔比为1:2.8～3.2:2.8～3.2:0.08～0.12；

中间体(3)的合成：以无水四氢呋喃为溶剂，氮气氛围下，中间体(2)通过强碱活化拔氢后与SnBu₃Cl发生取代反应，生成中间体(3)；所述中间体(2)、强碱以及SnBu₃Cl的摩尔比为1:2.2～2.8:2.2～2.8；

中间体(10)的合成：以DMF为溶剂，化合物(9)与NBS反应生成中间体(10)；所述化合物(9)与NBS的摩尔比为1:1～1.5；

中间体(11)的合成：以二甲亚砜为溶剂，中间体(10)与溴丙烷在催化剂和碱的作用下发生烷基化反应生成中间体(11)；所述中间体(10)、溴丙烷以及催化剂的摩尔比为1:1.1～1.5:0.04～0.06；

中间体(12)的合成：以甲苯为溶剂，氮气氛围下，中间体(11)与2-三丁基甲锡烷基噻吩在催化剂的作用下，发生偶联反应生成中间体(12)；所述中间体(11)、催化剂以及2-三丁基甲锡烷基噻吩的摩尔比为1:0.06～0.1:1.6～2：

中间体(13)的合成：以THF为溶剂，中间体(12)与NBS反应生成中间体(13)；所述中间体(12)与NBS的摩尔比为1:1～1.5；

空穴传输材料的合成：以甲苯为溶剂，氮气氛围下，中间体(3)与中间体(11)或中间体(13)在催化剂的作用下，发生偶联反应生成空穴传输材料Y3或Y4；所述中间体(3)和中间体(11)或中间体(13)以及催化剂的摩尔比为1:2.8～3.2:0.08～0.12；

中间体(2)的合成时，95℃～105℃温度下回流反应2～3小时完成还原反应，再在95℃～105℃温度下回流反应10～14小时完成取代反应；中间体(3)的合成时，-80℃～-75℃温度下，中间体(2)通过强碱活化拔氢1～3小时后，-80℃～-75℃温度下滴加SnBu₃Cl，滴完后20℃～25℃继续反应6～10小时；中间体(10)的合成时，0℃～10℃冰浴条件下，分批将NBS加入反应体系，加完后，20℃～25℃室温反应4～8小时；中间体(11)的合成时，反应时间为10～14小时，反应温度为20℃～25℃；中间体(12)的合成时，110℃～120℃加热回流，反应时间为10～14小时；中间体(13)的合成时，0℃～10℃冰浴条件下，分批将NBS加入反应体系，加完后，20℃～25℃室温反应4～8小时；终产物空穴传输材料的合成时，110℃～120℃加热回流，反应时间为10～14小时；

中间体(2)的合成时所述氢氧化钠水溶液的浓度为0.5～1mol/L，所述还原剂为锌粉，所述相转移催化剂为四丁基溴化铵；中间体(3)的合成时，所述强碱为正丁基锂；中间体(11)的合成时，所述催化剂为苄基三乙基氯化铵，所述碱为0.8～1.2g/mL NaOH的水溶液，所述NaOH水溶液与二甲亚砜的体积比为1:8～12；中间体(12)的合成时，所述催化剂为四三苯基膦钯；终产物空穴传输材料的合成时，所述催化剂为四三苯基膦钯。

3.根据权利要求2所述的一种基于茚并[2,1-b]咔唑的免掺杂空穴传输材料的制备方法，其特征在于：该方法的各个步骤中还包括分离纯化的步骤。

4.如权利要求1所述的一种基于茚并[2,1-b]咔唑的免掺杂空穴传输材料在钙钛矿太阳能电池中的应用。