1.基于不对称三噻吩并吡咯的有机染料,其特征在于,具有式(11)或式(14)的化学结构式:
2.制备权利要求1所述基于不对称三噻吩并吡咯的有机染料的方法,其特征在于:所述式(11)化合物的制备方法包括如下步骤:使式(1)化合物发生溴化反应生成式(2)化合物;使式(2)化合物发生水解反应生成式(3)化合物;使式(3)化合物发生脱羧反应生成式(4)化合物;使式(4)化合物与3-溴-2-噻吩溴化锌发生偶联反应生成式(5)化合物;使式(5)化合物与4-己氧基苯胺发生偶联环合反应生成式(6)化合物;使式(6)化合物发生Vilsmeier-Hacck反应生成式(7)化合物;使式(7)化合物发生溴化反应生成式(8)化合物;使式(8)化合物与式(9)化合物发生Suzuki偶联反应生成式(10)化合物;使式(10)化合物与氰基乙酸发生Knoevenagel缩合反应生成式(11)化合物,即基于不对称三噻吩并吡咯的有机染料;
。
3.根据权利要求2所述的基于不对称三噻吩并吡咯的有机染料的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤一,使式(1)化合物在溶剂N,N-二甲基甲酰胺中与N-溴代丁二酰亚胺发生溴化反应生成式(2)化合物,其中化合物用量以物质的量计,式(1)化合物:N-溴代丁二酰亚胺=1:
1.1~1.3;所述反应温度为0~50℃,反应时间为6~12h;
步骤二,使式(2)化合物在混合溶剂四氢呋喃和甲醇中,在氢氧化锂水溶液的作用下发生水解反应生成式(3)化合物,其中化合物用量以物质的量计,式(2)化合物:氢氧化锂=1:
1.5~3.5,所述氢氧化锂水溶液的浓度为10%;所述反应温度为25~80℃,反应时间为2~
6h;
步骤三,使式(3)化合物在溶剂喹啉中在铜粉的作用下发生脱羧反应生成式(4)化合物,其中化合物用量以物质的量计,式(3)化合物:铜=1:1~5;所述反应温度为150~250℃,反应时间为1~5h;
步骤四,使式(4)化合物在催化剂Pd(dppf)Cl2作用下与3-溴-2-噻吩溴化锌溶液发生偶联反应生成式(5)化合物,其中化合物用量以物质的量计,式(4)化合物:3-溴-2-噻吩溴化锌:Pd(dppf)Cl2=1:1~1.3:0.01~0.05,所述3-溴-2-噻吩溴化锌溶液浓度为0.4mol/L;
所述反应温度为25~75℃,反应时间为12~48h;
步骤五,使式(5)化合物在溶剂甲苯中,在叔丁醇钠、三(二亚苄基丙酮)二钯、1,1'-双(二苯基膦)二茂铁与4-己氧基苯胺发生偶联环合反应生成式(6)化合物,其中化合物用量以物质的量计,式(5)化合物:4-己氧基苯胺:叔丁醇钠:三(二亚苄基丙酮)二钯:1,1'-双(二苯基膦)二茂铁=1:0.8~1.5:2~16:0.02~0.1:0.1~0.3;所述反应温度为80~120℃,反应时间为4~12h;
步骤六,使式(6)化合物在溶剂DMF中,三氯氧磷作用下,发生Vilsmeier-Hacck反应生成式(7)化合物,其中化合物用量以物质的量计,式(6)化合物:三氯氧磷=1:1~8;所述反应温度:0~50℃,反应时间为2~6h;
步骤七,使式(7)化合物在溶剂四氢呋喃中与N-溴代丁二酰亚胺发生溴化反应生成式(8)化合物,其中化合物用量以物质的量计,式(7)化合物:N-溴代丁二酰亚胺=1:1.1~
1.3;所述反应温度为0~50℃,反应时间为6~12h;
步骤八,使式(8)化合物在混合溶剂水和四氢呋喃中,在催化剂四(三苯基膦)钯、无机碱碳酸钾的作用下,与式(9)化合物发生Suzuki偶联反应生成式(10)化合物,其中化合物用量以物质的量计,式(8)化合物:式(9)化合物:四(三苯基膦)钯:无机碱碳酸钾=1:1~3:
0.02~0.1:2~8;所述反应温度为25~75℃,反应时间为4~12h;
步骤九,使式(10)化合物在混合溶剂乙腈和氯仿中,在有机碱哌啶的作用下,与氰基乙酸发生Knoevenagel缩合反应生成式(11)化合物,即基于不对称三噻吩并吡咯的有机染料,其中化合物用量以物质的量计,式(10)化合物:氰基乙酸:哌啶=1:1~5:1~5;所述反应温度为60~90℃,反应时间为8~24h。
4.制备权利要求1所述基于不对称三噻吩并吡咯的有机染料的方法,其特征在于:所述式(14)化合物的制备方法包括如下步骤:使权利要求2所述式(6)化合物发生取代反应生成式(12)化合物;使式(12)化合物与式(9)化合物发生Suzuki偶联反应生成式(13)化合物;使式(13)化合物与氰基乙酸发生Knoevenagel缩合反应生成式(14)化合物,即基于不对称三噻吩并吡咯的有机染料;
。
5.根据权利要求4所述的基于不对称三噻吩并吡咯的有机染料的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤一,使式(6)化合物发生在溶剂N,N-二甲基甲酰胺中,先与N-溴代丁二酰亚胺发生溴代反应,再在三氯氧磷的作用下发生Vilsmeier-Hacck反应生成式(12)化合物,其中化合物用量以物质的量计,式(6)化合物:N-溴代丁二酰亚胺:三氯氧磷=1:0.8~1.3:1~8;所述溴代反应温度为0~50℃,溴代反应时间为4~12h;甲酰化反应温度为0~50℃,甲酰化反应时间为2~6h;
步骤二,使式(12)化合物在混合溶剂水和四氢呋喃中,在催化剂四(三苯基膦)钯、无机碱碳酸钾的作用下,与式(9)化合物发生Suzuki偶联反应生成式(12)化合物,其中化合物用量以物质的量计,式(12)化合物:式(9)化合物:四(三苯基膦)钯:无机碱碳酸钾=1:1~3:
0.02~0.1:2~8;所述反应温度为25~75℃,反应时间为4~12h;
步骤三,使式(13)化合物在混合溶剂乙腈和氯仿中,在有机碱哌啶的作用下,与氰基乙酸发生加成消除反应生成式(14)化合物,即基于不对称三噻吩并吡咯的有机染料,其中化合物用量以物质的量计,式(14)化合物:氰基乙酸:哌啶=1:1~5:1~5;所述反应温度为60~90℃,反应时间为8~24h。
6.根据权利要求2或4所述的基于不对称三噻吩并吡咯的有机染料的制备方法,其特征在于:所述方法的各步骤中还包含分离纯化的步骤。
7.权利要求1所述的基于不对称三噻吩并吡咯的有机染料在染料敏化太阳能电池中的应用。