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您当前的位置： 含吡咯基团的化合物及其制备方法和用途的制作方法
2021-02-01 19:02:42|
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起点商标网 专利名称：含吡咯基团的化合物及其制备方法和用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及含吡咯基团的化合物及其制备方法和用作染料敏化剂的用途。
背景技术：
20世纪以来，随着世界经济的发展与人口的急剧增长，能源、人口、环境等 日益成为未来50年人类亟待解决的重大问题。目前，能源消耗主要来自于化石燃 料，由于化石燃料储量有限以及所带来的环境污染问题，人们开始把目光投向可 再生能源。在诸如风能、生物能、潮汐能、水力电气和地热等环境友好、可再生 的能源中，太阳能的应用前景最为广阔。世界各国纷纷加大对可再生能源研究工 作的投入，以期尽快解决能源和环境问题。
1839年，法国科学家Becquerel发现涂布了卤化银颗粒的金属电极在电解液 中产生了光电流，从此人们在光电转化领域开展了大量的工作。直到1954年第一 个实用性的半导体太阳能电池的问世，"将太阳能转化成电能"的想法终于真正成 为现实。1991年，瑞士科学家Gr射zel等首次利用纳米技术将染料敏化太阳能电池 的转化效率提高到7.1%。从此，染料敏化纳米晶太阳能电池(DSSC滩之诞生并快 速发展起来。
目前研究使用的染料敏化剂主要分为以下两类金属有机染料敏化剂和非金 属有机染料敏化剂。相对于金属有机染料，非金属有机染料作为DSSC的光敏剂 有以下优势吸光系数比金属配合物高得多，吸收可见光的能力更强；结构的多 样性使分子设计成为可能，引入不同的取代基可以很容易地对吸收光谱进行调整； 不使用贵金属，可以降低成本；以及可以通过计算机模拟设计新型非金属有机染 料并对其光电化学性质进行评估等。
近年来，基于纯有机染料的DSSC的性能有了显著的提高。在AM1条件下， 基于二氢吲哚染料D149的DSSC具有超过9 %的能量转换效率。在此类染料敏化 剂的研制过程中，人们在设计D-7t-A型染料分子方面做了大量的工作。常见的电 子给体(D)有香豆素类、芴类、喹啉类、三苯胺和咔唑类、半花菁和酞菁类、卟啉 类等，它们都具有较好的给电子能力，而电子受体(A)目前用得最多的还是氰基乙 酸，它不仅能在Ti02表面有效地吸附，而且稳定性好。而对于连接给体和受体的 ;r共轭体系主要是多烯类和苯环类。杂环类化合物由于具有较低的共振能和富电子性，能有效地提高染料分子内的电荷转移而得到了广泛关注。研究得较多的是噻 吩类，如连噻吩，并噻吩等。近几年来，以呋喃为共轭桥的染料分子也取得了较 为可喜的结果。但基于富电子性强的吡咯的染料分子却少有报道。
发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提供一类含吡咯基团的化合物及其 制备方法和用作染料敏化剂的用途，该类化合物具有良好的光电性能和良好的光 捕捉能力，其摩尔吸光系数(s)值较大，且制备方法的反应条件温和，产率较高。
实现本发明目的的技术方案是含吡咯基团的化合物，其结构通式为
<formula>formula see original document page 6</formula>
本发明还提供了上述含吡咯基团的化合物的制备方法，包括以下步骤
(1) 冰浴条件下，将新蒸的三氯氧膦(P0C13)与N，N-二甲基甲酰胺(DMF) 按物质的量之比为l: 1 2的比例混合，搅拌至溶液呈玻璃状，然后逐滴加入化合 物1的1,2-二氯乙垸溶液，使POCl3与化合物1的物质的量之比为1~1.5: 1,室
温下充分反应，反应完毕后，冷却至室温，再加入饱和碳酸钠水溶液，充分搅拌 后用氯仿萃取，收集有机相并干燥除去其中水分后，以氯仿为淋洗剂，用硅胶色
谱柱层析分离纯化，真空干燥，得到化合物2;所述化合物1的结构式为<formula>formula see original document page 6</formula>，化合物2的结构式为<formula>formula see original document page 6</formula>
(2) 在保护气体氛围下，将化合物3置于反应容器中并使其溶于足量无水四氢 呋喃(THF)，迅速加入叔丁氧基钾G-BuOK)，使化合物3与f-BuOK的物质的 量之比为l: 1.5~5，并在室温下搅拌10 30分钟，然后逐滴加入化合物2的THF 溶液，使化合物3与化合物2的物质的量之比为1.2~1.5: 1，室温下搅拌使其充 分反应；反应完毕后，将产物加水搅拌，用氯仿萃取，收集有机相并干燥除去其 中水分后，再以石油醚和乙酸乙酯按体积比10~20: l混合的混合液为淋洗剂，将 产品用硅胶色谱柱层析分离纯化，真空干燥，得到化合物4;所述化合物3的结构式为
BQ ，化合物4的结构式为
(3)冰浴条件下，将新蒸的POCl3与DMF按物质的量之比为1: 1~2的比例混 合，搅拌至溶液呈玻璃状，然后逐滴加入化合物4的1,2-二氯乙烷溶液，使POCl3 与化合物4的摩尔比为1~1.5: 1，室温下充分反应；反应完毕后，冷却至室温， 再加入饱和碳酸钠水溶液，充分搅拌后用氯仿萃取，收集有机相并干燥除去其中 水分后，以氯仿为淋洗剂，将产品用硅胶色谱柱层析分离纯化，真空干燥，得到
'CHO
化合物5，其结构式为
(4)在保护气体氛围下，在反应容器中加入化合物5、三苯胺单硼酸、碳酸钠 和催化量的四三苯基膦钯(Pd(PPh3)4)，使化合物5、三苯胺单硼酸和碳酸钠的摩 尔比为l: U 1.5: 10~15,然后加入足量THF和足量去氧水，于70 80'C加热回 流使其充分反应；反应完毕后，冷却至室温，然后用氯仿萃取，收集有机相并干 燥除去其中水分，再以氯仿为淋洗剂，经硅胶色谱柱层析分离纯化，得到化合物6，
.CHO
其结构式为 ^ O ;或者在保护气体氛围下，在反应容器中加入化
合物5、 N-己基咔唑-3-硼酸、碳酸钠和和催化量的Pd(PPh3)4，使化合物5、 N-己 基咔唑-3-硼酸和碳酸钠的摩尔比为h 1.1-1.5: 10~15，然后加入足量THF和足 量去氧水，于70 8(TC加热回流使其充分反应；反应完毕后，冷却至室温，然后 用氯仿萃取，收集有机相并干燥除去其中水分，再以氯仿为淋洗剂，经硅胶色谱'cho
柱层析分离纯化，得到化合物7，其结构式为 —、c6h13
(5)将物质的量之比为1: 1.1-1.5的化合物6和氰基乙酸溶于足量乙腈中，加
入催化量的哌啶，然后于75 85'C加热回流使其充分反应；反应完毕后，冷却至
室温，旋干，得到粗产品；以氯仿为淋洗剂，将粗产品经硅胶色谱柱层析分离纯
COOH
化，得到化合物LI-1，其结构式为 W ;或者将物质的量之
比为l: 1.1~1.5的化合物7和氰基乙酸溶于足量乙腈中，加入催化量的哌啶，然 后于75 85t:加热回流使其充分反应；反应完毕后，冷却至室温，旋干，得到粗 产品；以氯仿为淋洗剂，将粗产品经硅胶色谱柱层析分离纯化，得到化合物LI-2，
其结构式为 c6h13 。
上述步骤(2)和步骤(4)中所述保护气体为氮气或氩气。 本发明所述的含吡咯基团的化合物用作染料敏化剂。
本发明是从^/""V/"Br和1^ Et° ——出发，通过附衍g反应、F &me^ 反应和^weve"fl併/縮合反应来构建共轭体系，再通过Swzw;b'反应在吡咯的N原 子上引出不同的间隔基团三苯胺和咔唑，最终得到目标化合物。本发明的优点在 于
(l)本发明首次将吡咯引入到双键共轭体系中，合成了一类含吡咯基团的化合 物，测试结果表明，它们都具有良好的光电性能，其中基于化合物LI-1的电池总效率达到了7.21%，约为同等条件下，目前最好的染料N719的91。/o;
(2)本发明充分运用吡咯的结构特点，在吡咯的N上接入三苯胺和咔唑，以降 低分子在Ti02表面的聚集作用，使最终得到的化合物能够紧密吸附在Ti02表面。
(3沐发明的一系列含吡咯基团的化合物均具有良好的光捕获能力，它们的摩 尔吸光系数(s)值都较大，特别是化合物LI-1，在吸收波长为448nm时，其s值 达到了 40500M'1 cm"，大大高于N719的s值14100 M"cm";
(4)本发明的化合物可用作染料敏化剂，且制备方法的反应条件温和，产率较高。
具体实施例方式
为了更好地理解本发明的内容，下面结合具体实施例对本发明的内容作进一 步说明，但本发明的保护内容不局限于以下实施例。
本发明实施例中所用的原料可以由市场购得，或可用本领域已知的方法合成 得到。
实施例1化合物LI-1的合成
合成路线如下
(l)冰浴条件下，将新蒸的POCl3(6.91 g， 45.0 mmol)加入到DMF(5.26 g， 72.0 mmol)中，搅拌至溶液呈玻璃状。然后逐滴加入化合物1(6.66 g， 30.0 mmol)的1,2-二氯乙烷溶液(40 mL， 1,2-二氯乙垸的量足以使化合物1完全溶解即可)，室温反 应4小时使反应充分。反应完毕后，将产物冷却至室温，加入饱和碳酸钠水溶液 (500mL)，继续搅拌2小时。然后用氯仿萃取，收集有机相并用无水Na2S04干燥。
Pd(PPh3)4,Na2C03 THF/H20, 70-80^
9以氯仿为淋洗剂，将产品用硅胶色谱柱层析，分离纯化，真空干燥，得白色固体 (4.85 g,产率64.7%),测定其熔点并用iHNMR对结构进行表征，证实该白色固 体为化合物2。 Mp= 93~94°C. & NMR (CDC13) (5 (ppm): 9.57 (s， 1H, -CHO), 7.58 (d, /= 8.1 Hz, 2H, ArH), 7.23 (d, /= 8.1 Hz, 2H, ArH), 7.15 (s, 1H, ArH), 7.05 (s, 1H, ArH), 6.42 (s, lH,ArH).
(2) 氮气(或氩气)氛围下，将化合物3(3.98 g， 10.1 mmol)置于希兰克(Schlenk) 管中并溶于20mL无水THF (THF的量能使化合物3完全溶解即可)，迅速加入 f-BuOK(1.88 g, 16.8 mmol)并在室温下搅拌10分钟。然后，逐滴加入化合物2(2.05 g, 8.37 mmol)的THF溶液(20 mL， THF的用量足以使化合物2完全溶解即可)后， 室温搅拌过夜使其充分反应。反应完毕后，加入适量的水搅拌，用氯仿萃取3次， 收集有机相并用无水Na2S04干燥，得到粗产品。以石油醚和乙酸乙酯的混合液(其 中石油醚和乙酸乙酯的体积比为10~20: 1)为淋洗剂，将此粗产品用硅胶色谱柱 层析，分离纯化，真空干燥，得黄色油状物(2.50 g,产率75.0 %)，对其进行H NMR 表征，证实该黄色油状物为化合物4。 NMR (CDC13) 5 (ppm): 7.58 (d, ■/= 8.7 Hz， 2H, ArH)， 7.25-7.19 (m, 7H, ArH), 7.07 (d, /= 8.1 Hz, 4H, ArH)， 7.03-6.94 (m, 5H, ArH), 6.85-6.80 (m, 2H, ArH and -CH=CH-)， 6.66 -6.60 (m， 2H, ArH and -CH=CH-)， 6.32 (s， lH，ArH).
(3) 冰浴条件下，将新蒸的POCl3(1.16 g， 7.63 mmol)加入至ljDMF(0.75 g, 10.2 mmol)中，搅拌至溶液呈玻璃状。然后逐滴加入化合物4(2.50 g， 5.10 ,01)的1,2-二氯乙烷溶液(20mL， 1,2-二氯乙烷的量足以使化合物4完全溶解即可)，室温反应 过夜使反应充分。反应完毕后，冷却至室温，加入饱和碳酸钠的水溶液(500mL)， 继续搅拌2小时。用氯仿萃取，收集有机相并用无水Na2S04干燥，得到粗产品。以 氯仿为淋洗剂，将此粗产品用硅胶色谱柱层析，分离纯化，真空干燥，得黄色固 体(2.00g，产率75.7%)，测定其熔点并采用1HNMR对其结构进行表征，证实该黄 色固体为化合物5。 Mp = 99 100。C H NMR (CDC13) 3 (ppm): 9.99 and 9.39 (s， 1H， -CHO)， 7.64 (d, 2.7 Hz, 1H, ArH), 7.61 (d, 3.0 Hz， 1H， ArH), 7.29-7.18 (m， 6H, ArH and -CH=CH-)， 7.14 (d, /= 8.7 Hz, 2H, ArH), 7.11-6.98 (m, 7H, ArH)， 6.96 (d, / =8.7 Hz, 2H, ArH)， 6.84-6.81 (m, 1H, ArH), 6.74-6.68 (m, 1H, ArH), 6.36 (d, /= 15.6 Hz, 1H, -CH=CH-).
(4) 氩气(或氮气)氛围下，在Schlenk管中加入化合物5 (200 mg, 0.385 mmol)、三苯胺单硼酸(134 mg, 0.462 mmol)、碳酸钠(408 mg, 3.85 mmol)和催化量的 Pd(PPh3)4，然后加入10 mL THF和5 mL去氧水(THF和去氧水的用量足以使化 合物5、三苯胺单硼酸和碳酸钠完全溶解即可)，于70 8(TC回流40小时使其充 分反应。反应完毕后，将产物冷却至室温，用氯仿萃取，收集有机相，用无水Na2S04 干燥，得到粗产品。以氯仿为淋洗剂，将此粗产品用硅胶色谱柱层析，分离纯化， 得红色固体(150 mg, 85.4 %)，测定其熔点并采用NMR对结构进行表征，证实 该红色固体为化合物6。 Mp= U9 120。C. & NMR (CDC13) S (ppm): 9.79 and 9.41 (s， 1H， -CHO)， 7.71-7.64 (m, 2H， ArH), 7.55-7.48 (m, 3H， ArH), 7.44 (d, J= 8.1 Hz, lH，ArH), 7.36 (d, /= 8.1 Hz, 2H,ArH), 7.31-7,21 (m, 4H, ArH), 7.15-7.11 (m, 8H, ArH), 7.08-6.85 (m, 13H, ArH and -CHOH-), 6.79 (d， /= 15.6 Hz, 1H， -CH=CH-)， 6.72-6.68 (m， 1H, ArH), 6.52-6.44 (m, 1H, ArH).
(5)将化合物6 (160 mg, 0.230 mmol)和氰基乙酸(21.9 mg， 0.260 mmol)溶于60 mL乙腈中(乙腈的量足以使化合物6和氰基乙酸完全溶解即可)，加入10pL哌 啶，反应液于75~85"回流3小时使其充分反应。反应完毕后，冷却至室温，旋 干，得到粗产品。以氯仿为淋洗剂，将此粗产品经硅胶色谱柱层析，分离纯化， 得红色固体(150 mg, 85.4 %),测定其熔点并采用IR、 & NMR、 13C NMR和MS 对其结构进行表征，证实该红色固体为化合物LI-1。采用紫外可见吸收光谱法， 在波长为448 nm时，测得化合物LI-1的摩尔吸光系数s. f 40500 M'1 cm'1。 Mp = 239~240 °C. IR (thin film)， u (cm-1): 2223 (-CN). !H NMR (CDC13) 5 (ppm): 8.44 (s, 1H， -CH=), 8.00 (s, 1H, ArH), 7.75 (d, /= 8.1 Hz, 2H, ArH)， 7.67 (d， J= 9.0 Hz, 4H， ArH), 7.55 (d, /= 8.1 Hz, 2H, ArH), 7.49 (d， J= 8.1 Hz, 4H, ArH), 7.40 (d， /= 8.1 Hz, 4H, ArH), 7.26-6.93 (m, 8H, ArH and ~CH=CH-)， 6.70 (s, 2H, ArH), 6.45 (d， /= 16.8 Hz, 1H, ~CH=CH-). 13C NMR (CDC13) S (ppm): 169.5, 148.9， 148.1, 147.7, 147.3, 141.1， 137.6， 137.4,133.3， 133.0,129.9,129.6,128.2， 128.0,127.8,126.2， 125.2,124.9: 123.8, 123.5, 122.8, 118.3, 113.4, 110.2. MS (MALDI-TOF)， [M+l]+: 751.5, calcd， 750.3. Anal. Calcd for: C52H38N402: C， 83.18; H, 5.10; N, 7.46; Found: C， 83.25; H, 5.54; N, 7.14.
实施例2化合物LI-2的合成 合成路线如下
11C6H,3(1) 氩气(或氮气)氛围下，在Schlenk管中加入实施例1中得到的化合物5(400 mg, 0.770 mmol)、 N-己基咔唑-3-硼酸(273 mg, 0.92 mmol)、碳酸钠(816 mg， 7.70 mmol)和催化量的Pd(PPh3)4，然后加入6 mL THF和3 mL去氧水(THF和去氧水 的用量足以使化合物5、 N-己基咔唑-3-硼酸和碳酸钠完全溶解即可)，于70~80 。C回流40小时使其充分反应。反应完毕后，冷却至室温，然后用氯仿萃取，收集 有机相并用无水Na2S04干燥。以氯仿为淋洗剂，将干燥后的产品经硅胶色谱柱层 析，分离纯化，得橙色粘稠状固体(320 mg， 60.2%)，采用iHNMR对其结构进行 表征，证实该橙色粘稠状固体为化合物7。 & NMR (CDC13) S (ppm): 10.04 and 9.80 (s, 1H, -CHO)， 8.46 (s， 1H, ArH)， 8.35-8.15 (m， 2H， ArH), 7.82-7.73 (m， 4H，緒), 7.48-7.26 (m, 12H, ArH), 7.10-6.88 (m, 8H, ArH), 6.75 (d, </= 18.9 Hz, 2H， -CH=CH-), 4.34 (s, br， 2H, -N-CH2-)， 1.90 (s， br, 2H, -CH2-)， 1.32 (s, br, 6H， -CH2-)， 0.86 (s, br, 3H, -CH3).(2) 将化合物7(180 mg, 0.260 mmol)和氰基乙酸(26.6 mg， 0.310 mmol)溶于60 mL乙腈中(乙腈的用量足以使化合物7和氰基乙酸完全溶解即可)，加入10pL 哌啶，反应液于75~85卩回流6小时使其充分反应。反应完毕后，冷却至室温， 旋干，得到粗产品。以氯仿为淋洗剂，将此粗产品经硅胶色谱柱层析，分离纯化， 得红色固体(145 mg, 73.5 %)，测定其熔点并采用IR、 & NMR、 13C NMR和MS 对其结构进行表征，证实该红色固体为化合物LI-2。采用紫外可见吸收光谱法， 在波长为415 nm时，测得化合物LI-2的摩尔吸光系数s = 27900 M'1 cm'1。 Mp = 136~137°C. IR (thin film), u (cm-1): 2223 (-CN). & NMR (CDC13) S (ppm): 8.47 (s, 1H, -CH=)， 8.35 (s, 1H, ArH)， 8.16 ((!， /= 7.5 Hz, 1H, ArH)， 7.83 ((!， /= 8.1 Hz, 2H, ArH), 7.73 (d, /= 7.8 Hz, 2H, ArH), 7.51-7.46 (m, 6H， ArH), 7.26-7.23 (m, 7H, ArH), 7.12-6.90 (m, 8H, ArH and -CH=CH-)， 6.75 (s， 2H, ArH), 4.34 (s, br, 2H， -N-CH2-)， 1.90 (s, br, 2H, -CH2-)， 1.39-1.26 (m, 6H, -CHr), 0.88 (s, br， 3H, -CH3). 13C NMR (CDC13) 5 (ppm): 167.5， 148.8, 147.4, 142.6， 141.2, 140.5， 137.1, 130.7, 130.1， 129.6，12128.4, 128.2, 126.2, 125.2, 124.9, 123.8, 123.7， 123.0, 122.8, 120.7, 119.3, 118.3, 113.6: 110.1, 109.4, 109.2, 43.5, 31.8, 29.2, 27.2, 22.8,14.3. MS (MALDI-TOF),附/z [M+]: 756.6， calcd, 756.3. Anal. Calcd for: C52H44N402: C, 82.51; H， 5.86; N, 7.40; Found: C, 82.25; H, 6.25; N, 7.09.本发明实施例中收集有机相后，是用无水Na2S04干燥，也可以采用其他干燥 剂，只要能除去有机相中的水分且不与有机相反应即可。本发明的化合物LI-1和LI-2用作染料敏化剂。以本发明的化合物LI-1和化 合物LI-2作为染料敏化剂测得的电池总效率ti分别为7.21%和4.62%。
权利要求
1.含吡咯基团的化合物，其特征在于该化合物的结构通式为 id="icf0001" file="A2009100630440002C1.tif" wi="51" he="28" top= "37" left = "29" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>其中，R为 id="icf0002" file="A2009100630440002C2.tif" wi="48" he="19" top= "46" left = "104" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>
2.种权利要求1所述的含吡咯基团的化合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤(l)冰浴条件下，将新蒸的POCl3与DMF按物质的量之比为1: 1~2的比例混 合，搅拌至溶液呈玻璃状，然后逐滴加入化合物1的1,2-二氯乙烷溶液，使POCl3与化合物l的物质的量之比为1~1.5: 1，室温下充分反应，反应完毕后，冷却至室温，再加入饱和碳酸钠水溶液，充分搅拌后用氯仿萃取，收集有机相并干 燥除去其中水分后，以氯仿为淋洗剂，用硅胶色谱柱层析分离纯化，真空干燥，得到化合物2;所述化合物1的结构式为0^^er，化合物2的结构式为CHO(2)在保护气体氛围下，将化合物3置于反应容器中并使其溶于足量无水THF， 迅速加入^BuOK，使化合物3与f-BuOK的物质的量之比为h 1.5~5,并在室 温下搅拌10~30分钟，然后逐滴加入化合物2的THF溶液，使化合物3与化 合物2的物质的量之比为1.2~1.5: 1,室温下搅拌使其充分反应；反应完毕后， 将产物加水搅拌，用氯仿萃取，收集有机相并干燥除去其中水分后，再以石油 醚和乙酸乙酯按体积比10~20: 1混合的混合液为淋洗剂，将产品用硅胶色谱 柱层析分离纯化，真空干燥，得到化合物4;所述化合物3的结构式为\_/ Et° ,化合物4的结构式为 (3)冰浴条件下，将新蒸的POCl3与DMF按物质的量之比为1: 1 2的比例混 合,搅拌至溶液呈玻璃状，然后逐滴加入化合物4的l,2-二氯乙烷溶液，使POCl3 与化合物4的摩尔比为1~1.5: 1，室温下充分反应；反应完毕后，冷却至室温，再加入饱和碳酸钠水溶液，充分搅拌后用氯仿萃取，收集有机相并干燥除去其 中水分后，以氯仿为淋洗剂，将产品用硅胶色谱柱层析分离纯化，真空干燥，得到化合物5，其结构式为 b/ ;(4)在保护气体氛围下，在反应容器中加入化合物5、三苯胺单硼酸、碳酸钠和 催化量的Pd(PPh3)4，使化合物5、三苯胺单硼酸和碳酸钠的摩尔比为1: 1.1~1.5:10~15，然后加入足量THF和足量去氧水，于70 80'C加热回流使其充分反应; 反应完毕后，冷却至室温，然后用氯仿萃取，收集有机相并干燥除去其中水分, 再以氯仿为淋洗剂，经硅胶色谱柱层析分离纯化，得到化合物6，其结构式为^;或者在保护气体氛围下，在反应容器中加入化合物5、 N-己基咔唑-3-硼酸、碳酸钠和和催化量的Pd(PPh3)4，使化合物5、 N-己基咔 唑-3-硼酸和碳酸钠的摩尔比为1: 1.1~1.5: 10~15，然后加入足量THF和足量 去氧水，于70 8(TC加热回流使其充分反应；反应完毕后，冷却至室温，然后 用氯仿萃取，收集有机相并干燥除去其中水分，再以氯仿为淋洗剂，经硅胶色(5)将物质的量之比为1: 1.1~1.5的化合物6和氰基乙酸溶于足量乙腈中，加入 催化量的哌啶，然后于75 85'C加热回流使其充分反应；反应完毕后，冷却至 室温，旋干，得到粗产品；以氯仿为淋洗剂，将粗产品经硅胶色谱柱层析分离谱柱层析分离纯化，得到化合物7，其结构式为纯化，得到化合物LI-1，其结构式为 ^ ;或者将物质的量之比为l: U 1.5的化合物7和氰基乙酸溶于足量乙腈中，加入催化量的 哌啶，然后于75 85'C加热回流使其充分反应；反应完毕后，冷却至室温，旋 干，得到粗产品；以氯仿为淋洗剂，将粗产品经硅胶色谱柱层析分离纯化，得到化合物LI-2，其结构式为 t6n13
3. 根据权利要求2所述的含吡咯基团的化合物的制备方法，其特征在于步骤(2) 和步骤(4)中所述保护气体为氮气或氩气。
4. 如权利要求1所述的含吡咯基团的化合物用作染料敏化剂的用途。
全文摘要
本发明公开了含有吡咯基团的化合物及其制备方法和用途。该化合物的结构通式为(见右)，其中，R为(见右)。本发明是从(见上)出发，通过Wittig反应、Vilsmeier反应和Knoevenagel缩合反应来构建共轭体系，再通过Suzuki反应在吡咯的N原子上引出不同的间隔基团三苯胺和咔唑，最终得到目标化合物。本发明的化合物具有良好的光电性能和光捕捉能力，其摩尔吸光系数值较大，可用作染料敏化剂，且制备方法的反应条件温和，产率较高。
文档编号C07D403/10GK101602703SQ20091006304
公开日2009年12月16日 申请日期2009年7月7日 优先权日2009年7月7日
发明者卢兰兰, 彭天右, 杰 时, 振 李, 李倩倩, 秦金贵 申请人:武汉大学
技术领域：
本发明涉及含吡咯基团的化合物及其制备方法和用作染料敏化剂的用途。
背景技术：
20世纪以来，随着世界经济的发展与人口的急剧增长，能源、人口、环境等 日益成为未来50年人类亟待解决的重大问题。目前，能源消耗主要来自于化石燃 料，由于化石燃料储量有限以及所带来的环境污染问题，人们开始把目光投向可 再生能源。在诸如风能、生物能、潮汐能、水力电气和地热等环境友好、可再生 的能源中，太阳能的应用前景最为广阔。世界各国纷纷加大对可再生能源研究工 作的投入，以期尽快解决能源和环境问题。
1839年，法国科学家Becquerel发现涂布了卤化银颗粒的金属电极在电解液 中产生了光电流，从此人们在光电转化领域开展了大量的工作。直到1954年第一 个实用性的半导体太阳能电池的问世，"将太阳能转化成电能"的想法终于真正成 为现实。1991年，瑞士科学家Gr射zel等首次利用纳米技术将染料敏化太阳能电池 的转化效率提高到7.1%。从此，染料敏化纳米晶太阳能电池(DSSC滩之诞生并快 速发展起来。
目前研究使用的染料敏化剂主要分为以下两类金属有机染料敏化剂和非金 属有机染料敏化剂。相对于金属有机染料，非金属有机染料作为DSSC的光敏剂 有以下优势吸光系数比金属配合物高得多，吸收可见光的能力更强；结构的多 样性使分子设计成为可能，引入不同的取代基可以很容易地对吸收光谱进行调整； 不使用贵金属，可以降低成本；以及可以通过计算机模拟设计新型非金属有机染 料并对其光电化学性质进行评估等。
近年来，基于纯有机染料的DSSC的性能有了显著的提高。在AM1条件下， 基于二氢吲哚染料D149的DSSC具有超过9 %的能量转换效率。在此类染料敏化 剂的研制过程中，人们在设计D-7t-A型染料分子方面做了大量的工作。常见的电 子给体(D)有香豆素类、芴类、喹啉类、三苯胺和咔唑类、半花菁和酞菁类、卟啉 类等，它们都具有较好的给电子能力，而电子受体(A)目前用得最多的还是氰基乙 酸，它不仅能在Ti02表面有效地吸附，而且稳定性好。而对于连接给体和受体的 ;r共轭体系主要是多烯类和苯环类。杂环类化合物由于具有较低的共振能和富电子性，能有效地提高染料分子内的电荷转移而得到了广泛关注。研究得较多的是噻 吩类，如连噻吩，并噻吩等。近几年来，以呋喃为共轭桥的染料分子也取得了较 为可喜的结果。但基于富电子性强的吡咯的染料分子却少有报道。
发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提供一类含吡咯基团的化合物及其 制备方法和用作染料敏化剂的用途，该类化合物具有良好的光电性能和良好的光 捕捉能力，其摩尔吸光系数(s)值较大，且制备方法的反应条件温和，产率较高。
实现本发明目的的技术方案是含吡咯基团的化合物，其结构通式为
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本发明还提供了上述含吡咯基团的化合物的制备方法，包括以下步骤
(1) 冰浴条件下，将新蒸的三氯氧膦(P0C13)与N，N-二甲基甲酰胺(DMF) 按物质的量之比为l: 1 2的比例混合，搅拌至溶液呈玻璃状，然后逐滴加入化合 物1的1,2-二氯乙垸溶液，使POCl3与化合物1的物质的量之比为1~1.5: 1,室
温下充分反应，反应完毕后，冷却至室温，再加入饱和碳酸钠水溶液，充分搅拌 后用氯仿萃取，收集有机相并干燥除去其中水分后，以氯仿为淋洗剂，用硅胶色
谱柱层析分离纯化，真空干燥，得到化合物2;所述化合物1的结构式为<formula>formula see original document page 6</formula>，化合物2的结构式为<formula>formula see original document page 6</formula>
(2) 在保护气体氛围下，将化合物3置于反应容器中并使其溶于足量无水四氢 呋喃(THF)，迅速加入叔丁氧基钾G-BuOK)，使化合物3与f-BuOK的物质的 量之比为l: 1.5~5，并在室温下搅拌10 30分钟，然后逐滴加入化合物2的THF 溶液，使化合物3与化合物2的物质的量之比为1.2~1.5: 1，室温下搅拌使其充 分反应；反应完毕后，将产物加水搅拌，用氯仿萃取，收集有机相并干燥除去其 中水分后，再以石油醚和乙酸乙酯按体积比10~20: l混合的混合液为淋洗剂，将 产品用硅胶色谱柱层析分离纯化，真空干燥，得到化合物4;所述化合物3的结构式为
BQ ，化合物4的结构式为
(3)冰浴条件下，将新蒸的POCl3与DMF按物质的量之比为1: 1~2的比例混 合，搅拌至溶液呈玻璃状，然后逐滴加入化合物4的1,2-二氯乙烷溶液，使POCl3 与化合物4的摩尔比为1~1.5: 1，室温下充分反应；反应完毕后，冷却至室温， 再加入饱和碳酸钠水溶液，充分搅拌后用氯仿萃取，收集有机相并干燥除去其中 水分后，以氯仿为淋洗剂，将产品用硅胶色谱柱层析分离纯化，真空干燥，得到
'CHO
化合物5，其结构式为
(4)在保护气体氛围下，在反应容器中加入化合物5、三苯胺单硼酸、碳酸钠 和催化量的四三苯基膦钯(Pd(PPh3)4)，使化合物5、三苯胺单硼酸和碳酸钠的摩 尔比为l: U 1.5: 10~15,然后加入足量THF和足量去氧水，于70 80'C加热回 流使其充分反应；反应完毕后，冷却至室温，然后用氯仿萃取，收集有机相并干 燥除去其中水分，再以氯仿为淋洗剂，经硅胶色谱柱层析分离纯化，得到化合物6，
.CHO
其结构式为 ^ O ;或者在保护气体氛围下，在反应容器中加入化
合物5、 N-己基咔唑-3-硼酸、碳酸钠和和催化量的Pd(PPh3)4，使化合物5、 N-己 基咔唑-3-硼酸和碳酸钠的摩尔比为h 1.1-1.5: 10~15，然后加入足量THF和足 量去氧水，于70 8(TC加热回流使其充分反应；反应完毕后，冷却至室温，然后 用氯仿萃取，收集有机相并干燥除去其中水分，再以氯仿为淋洗剂，经硅胶色谱'cho
柱层析分离纯化，得到化合物7，其结构式为 —、c6h13
(5)将物质的量之比为1: 1.1-1.5的化合物6和氰基乙酸溶于足量乙腈中，加
入催化量的哌啶，然后于75 85'C加热回流使其充分反应；反应完毕后，冷却至
室温，旋干，得到粗产品；以氯仿为淋洗剂，将粗产品经硅胶色谱柱层析分离纯
COOH
化，得到化合物LI-1，其结构式为 W ;或者将物质的量之
比为l: 1.1~1.5的化合物7和氰基乙酸溶于足量乙腈中，加入催化量的哌啶，然 后于75 85t:加热回流使其充分反应；反应完毕后，冷却至室温，旋干，得到粗 产品；以氯仿为淋洗剂，将粗产品经硅胶色谱柱层析分离纯化，得到化合物LI-2，
其结构式为 c6h13 。
上述步骤(2)和步骤(4)中所述保护气体为氮气或氩气。 本发明所述的含吡咯基团的化合物用作染料敏化剂。
本发明是从^/""V/"Br和1^ Et° ——出发，通过附衍g反应、F &me^ 反应和^weve"fl併/縮合反应来构建共轭体系，再通过Swzw;b'反应在吡咯的N原 子上引出不同的间隔基团三苯胺和咔唑，最终得到目标化合物。本发明的优点在 于
(l)本发明首次将吡咯引入到双键共轭体系中，合成了一类含吡咯基团的化合 物，测试结果表明，它们都具有良好的光电性能，其中基于化合物LI-1的电池总效率达到了7.21%，约为同等条件下，目前最好的染料N719的91。/o;
(2)本发明充分运用吡咯的结构特点，在吡咯的N上接入三苯胺和咔唑，以降 低分子在Ti02表面的聚集作用，使最终得到的化合物能够紧密吸附在Ti02表面。
(3沐发明的一系列含吡咯基团的化合物均具有良好的光捕获能力，它们的摩 尔吸光系数(s)值都较大，特别是化合物LI-1，在吸收波长为448nm时，其s值 达到了 40500M'1 cm"，大大高于N719的s值14100 M"cm";
(4)本发明的化合物可用作染料敏化剂，且制备方法的反应条件温和，产率较高。
具体实施例方式
为了更好地理解本发明的内容，下面结合具体实施例对本发明的内容作进一 步说明，但本发明的保护内容不局限于以下实施例。
本发明实施例中所用的原料可以由市场购得，或可用本领域已知的方法合成 得到。
实施例1化合物LI-1的合成
合成路线如下
(l)冰浴条件下，将新蒸的POCl3(6.91 g， 45.0 mmol)加入到DMF(5.26 g， 72.0 mmol)中，搅拌至溶液呈玻璃状。然后逐滴加入化合物1(6.66 g， 30.0 mmol)的1,2-二氯乙烷溶液(40 mL， 1,2-二氯乙垸的量足以使化合物1完全溶解即可)，室温反 应4小时使反应充分。反应完毕后，将产物冷却至室温，加入饱和碳酸钠水溶液 (500mL)，继续搅拌2小时。然后用氯仿萃取，收集有机相并用无水Na2S04干燥。
Pd(PPh3)4,Na2C03 THF/H20, 70-80^
9以氯仿为淋洗剂，将产品用硅胶色谱柱层析，分离纯化，真空干燥，得白色固体 (4.85 g,产率64.7%),测定其熔点并用iHNMR对结构进行表征，证实该白色固 体为化合物2。 Mp= 93~94°C. & NMR (CDC13) (5 (ppm): 9.57 (s， 1H, -CHO), 7.58 (d, /= 8.1 Hz, 2H, ArH), 7.23 (d, /= 8.1 Hz, 2H, ArH), 7.15 (s, 1H, ArH), 7.05 (s, 1H, ArH), 6.42 (s, lH,ArH).
(2) 氮气(或氩气)氛围下，将化合物3(3.98 g， 10.1 mmol)置于希兰克(Schlenk) 管中并溶于20mL无水THF (THF的量能使化合物3完全溶解即可)，迅速加入 f-BuOK(1.88 g, 16.8 mmol)并在室温下搅拌10分钟。然后，逐滴加入化合物2(2.05 g, 8.37 mmol)的THF溶液(20 mL， THF的用量足以使化合物2完全溶解即可)后， 室温搅拌过夜使其充分反应。反应完毕后，加入适量的水搅拌，用氯仿萃取3次， 收集有机相并用无水Na2S04干燥，得到粗产品。以石油醚和乙酸乙酯的混合液(其 中石油醚和乙酸乙酯的体积比为10~20: 1)为淋洗剂，将此粗产品用硅胶色谱柱 层析，分离纯化，真空干燥，得黄色油状物(2.50 g,产率75.0 %)，对其进行H NMR 表征，证实该黄色油状物为化合物4。 NMR (CDC13) 5 (ppm): 7.58 (d, ■/= 8.7 Hz， 2H, ArH)， 7.25-7.19 (m, 7H, ArH), 7.07 (d, /= 8.1 Hz, 4H, ArH)， 7.03-6.94 (m, 5H, ArH), 6.85-6.80 (m, 2H, ArH and -CH=CH-)， 6.66 -6.60 (m， 2H, ArH and -CH=CH-)， 6.32 (s， lH，ArH).
(3) 冰浴条件下，将新蒸的POCl3(1.16 g， 7.63 mmol)加入至ljDMF(0.75 g, 10.2 mmol)中，搅拌至溶液呈玻璃状。然后逐滴加入化合物4(2.50 g， 5.10 ,01)的1,2-二氯乙烷溶液(20mL， 1,2-二氯乙烷的量足以使化合物4完全溶解即可)，室温反应 过夜使反应充分。反应完毕后，冷却至室温，加入饱和碳酸钠的水溶液(500mL)， 继续搅拌2小时。用氯仿萃取，收集有机相并用无水Na2S04干燥，得到粗产品。以 氯仿为淋洗剂，将此粗产品用硅胶色谱柱层析，分离纯化，真空干燥，得黄色固 体(2.00g，产率75.7%)，测定其熔点并采用1HNMR对其结构进行表征，证实该黄 色固体为化合物5。 Mp = 99 100。C H NMR (CDC13) 3 (ppm): 9.99 and 9.39 (s， 1H， -CHO)， 7.64 (d, 2.7 Hz, 1H, ArH), 7.61 (d, 3.0 Hz， 1H， ArH), 7.29-7.18 (m， 6H, ArH and -CH=CH-)， 7.14 (d, /= 8.7 Hz, 2H, ArH), 7.11-6.98 (m, 7H, ArH)， 6.96 (d, / =8.7 Hz, 2H, ArH)， 6.84-6.81 (m, 1H, ArH), 6.74-6.68 (m, 1H, ArH), 6.36 (d, /= 15.6 Hz, 1H, -CH=CH-).
(4) 氩气(或氮气)氛围下，在Schlenk管中加入化合物5 (200 mg, 0.385 mmol)、三苯胺单硼酸(134 mg, 0.462 mmol)、碳酸钠(408 mg, 3.85 mmol)和催化量的 Pd(PPh3)4，然后加入10 mL THF和5 mL去氧水(THF和去氧水的用量足以使化 合物5、三苯胺单硼酸和碳酸钠完全溶解即可)，于70 8(TC回流40小时使其充 分反应。反应完毕后，将产物冷却至室温，用氯仿萃取，收集有机相，用无水Na2S04 干燥，得到粗产品。以氯仿为淋洗剂，将此粗产品用硅胶色谱柱层析，分离纯化， 得红色固体(150 mg, 85.4 %)，测定其熔点并采用NMR对结构进行表征，证实 该红色固体为化合物6。 Mp= U9 120。C. & NMR (CDC13) S (ppm): 9.79 and 9.41 (s， 1H， -CHO)， 7.71-7.64 (m, 2H， ArH), 7.55-7.48 (m, 3H， ArH), 7.44 (d, J= 8.1 Hz, lH，ArH), 7.36 (d, /= 8.1 Hz, 2H,ArH), 7.31-7,21 (m, 4H, ArH), 7.15-7.11 (m, 8H, ArH), 7.08-6.85 (m, 13H, ArH and -CHOH-), 6.79 (d， /= 15.6 Hz, 1H， -CH=CH-)， 6.72-6.68 (m， 1H, ArH), 6.52-6.44 (m, 1H, ArH).
(5)将化合物6 (160 mg, 0.230 mmol)和氰基乙酸(21.9 mg， 0.260 mmol)溶于60 mL乙腈中(乙腈的量足以使化合物6和氰基乙酸完全溶解即可)，加入10pL哌 啶，反应液于75~85"回流3小时使其充分反应。反应完毕后，冷却至室温，旋 干，得到粗产品。以氯仿为淋洗剂，将此粗产品经硅胶色谱柱层析，分离纯化， 得红色固体(150 mg, 85.4 %),测定其熔点并采用IR、 & NMR、 13C NMR和MS 对其结构进行表征，证实该红色固体为化合物LI-1。采用紫外可见吸收光谱法， 在波长为448 nm时，测得化合物LI-1的摩尔吸光系数s. f 40500 M'1 cm'1。 Mp = 239~240 °C. IR (thin film)， u (cm-1): 2223 (-CN). !H NMR (CDC13) 5 (ppm): 8.44 (s, 1H， -CH=), 8.00 (s, 1H, ArH), 7.75 (d, /= 8.1 Hz, 2H, ArH)， 7.67 (d， J= 9.0 Hz, 4H， ArH), 7.55 (d, /= 8.1 Hz, 2H, ArH), 7.49 (d， J= 8.1 Hz, 4H, ArH), 7.40 (d， /= 8.1 Hz, 4H, ArH), 7.26-6.93 (m, 8H, ArH and ~CH=CH-)， 6.70 (s, 2H, ArH), 6.45 (d， /= 16.8 Hz, 1H, ~CH=CH-). 13C NMR (CDC13) S (ppm): 169.5, 148.9， 148.1, 147.7, 147.3, 141.1， 137.6， 137.4,133.3， 133.0,129.9,129.6,128.2， 128.0,127.8,126.2， 125.2,124.9: 123.8, 123.5, 122.8, 118.3, 113.4, 110.2. MS (MALDI-TOF)， [M+l]+: 751.5, calcd， 750.3. Anal. Calcd for: C52H38N402: C， 83.18; H, 5.10; N, 7.46; Found: C， 83.25; H, 5.54; N, 7.14.
实施例2化合物LI-2的合成 合成路线如下
11C6H,3(1) 氩气(或氮气)氛围下，在Schlenk管中加入实施例1中得到的化合物5(400 mg, 0.770 mmol)、 N-己基咔唑-3-硼酸(273 mg, 0.92 mmol)、碳酸钠(816 mg， 7.70 mmol)和催化量的Pd(PPh3)4，然后加入6 mL THF和3 mL去氧水(THF和去氧水 的用量足以使化合物5、 N-己基咔唑-3-硼酸和碳酸钠完全溶解即可)，于70~80 。C回流40小时使其充分反应。反应完毕后，冷却至室温，然后用氯仿萃取，收集 有机相并用无水Na2S04干燥。以氯仿为淋洗剂，将干燥后的产品经硅胶色谱柱层 析，分离纯化，得橙色粘稠状固体(320 mg， 60.2%)，采用iHNMR对其结构进行 表征，证实该橙色粘稠状固体为化合物7。 & NMR (CDC13) S (ppm): 10.04 and 9.80 (s, 1H, -CHO)， 8.46 (s， 1H, ArH)， 8.35-8.15 (m， 2H， ArH), 7.82-7.73 (m， 4H，緒), 7.48-7.26 (m, 12H, ArH), 7.10-6.88 (m, 8H, ArH), 6.75 (d, </= 18.9 Hz, 2H， -CH=CH-), 4.34 (s, br， 2H, -N-CH2-)， 1.90 (s， br, 2H, -CH2-)， 1.32 (s, br, 6H， -CH2-)， 0.86 (s, br, 3H, -CH3).(2) 将化合物7(180 mg, 0.260 mmol)和氰基乙酸(26.6 mg， 0.310 mmol)溶于60 mL乙腈中(乙腈的用量足以使化合物7和氰基乙酸完全溶解即可)，加入10pL 哌啶，反应液于75~85卩回流6小时使其充分反应。反应完毕后，冷却至室温， 旋干，得到粗产品。以氯仿为淋洗剂，将此粗产品经硅胶色谱柱层析，分离纯化， 得红色固体(145 mg, 73.5 %)，测定其熔点并采用IR、 & NMR、 13C NMR和MS 对其结构进行表征，证实该红色固体为化合物LI-2。采用紫外可见吸收光谱法， 在波长为415 nm时，测得化合物LI-2的摩尔吸光系数s = 27900 M'1 cm'1。 Mp = 136~137°C. IR (thin film), u (cm-1): 2223 (-CN). & NMR (CDC13) S (ppm): 8.47 (s, 1H, -CH=)， 8.35 (s, 1H, ArH)， 8.16 ((!， /= 7.5 Hz, 1H, ArH)， 7.83 ((!， /= 8.1 Hz, 2H, ArH), 7.73 (d, /= 7.8 Hz, 2H, ArH), 7.51-7.46 (m, 6H， ArH), 7.26-7.23 (m, 7H, ArH), 7.12-6.90 (m, 8H, ArH and -CH=CH-)， 6.75 (s， 2H, ArH), 4.34 (s, br, 2H， -N-CH2-)， 1.90 (s, br, 2H, -CH2-)， 1.39-1.26 (m, 6H, -CHr), 0.88 (s, br， 3H, -CH3). 13C NMR (CDC13) 5 (ppm): 167.5， 148.8, 147.4, 142.6， 141.2, 140.5， 137.1, 130.7, 130.1， 129.6，12128.4, 128.2, 126.2, 125.2, 124.9, 123.8, 123.7， 123.0, 122.8, 120.7, 119.3, 118.3, 113.6: 110.1, 109.4, 109.2, 43.5, 31.8, 29.2, 27.2, 22.8,14.3. MS (MALDI-TOF),附/z [M+]: 756.6， calcd, 756.3. Anal. Calcd for: C52H44N402: C, 82.51; H， 5.86; N, 7.40; Found: C, 82.25; H, 6.25; N, 7.09.本发明实施例中收集有机相后，是用无水Na2S04干燥，也可以采用其他干燥 剂，只要能除去有机相中的水分且不与有机相反应即可。本发明的化合物LI-1和LI-2用作染料敏化剂。以本发明的化合物LI-1和化 合物LI-2作为染料敏化剂测得的电池总效率ti分别为7.21%和4.62%。
权利要求
1.含吡咯基团的化合物，其特征在于该化合物的结构通式为 id="icf0001" file="A2009100630440002C1.tif" wi="51" he="28" top= "37" left = "29" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>其中，R为 id="icf0002" file="A2009100630440002C2.tif" wi="48" he="19" top= "46" left = "104" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>
2.种权利要求1所述的含吡咯基团的化合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤(l)冰浴条件下，将新蒸的POCl3与DMF按物质的量之比为1: 1~2的比例混 合，搅拌至溶液呈玻璃状，然后逐滴加入化合物1的1,2-二氯乙烷溶液，使POCl3与化合物l的物质的量之比为1~1.5: 1，室温下充分反应，反应完毕后，冷却至室温，再加入饱和碳酸钠水溶液，充分搅拌后用氯仿萃取，收集有机相并干 燥除去其中水分后，以氯仿为淋洗剂，用硅胶色谱柱层析分离纯化，真空干燥，得到化合物2;所述化合物1的结构式为0^^er，化合物2的结构式为CHO(2)在保护气体氛围下，将化合物3置于反应容器中并使其溶于足量无水THF， 迅速加入^BuOK，使化合物3与f-BuOK的物质的量之比为h 1.5~5,并在室 温下搅拌10~30分钟，然后逐滴加入化合物2的THF溶液，使化合物3与化 合物2的物质的量之比为1.2~1.5: 1,室温下搅拌使其充分反应；反应完毕后， 将产物加水搅拌，用氯仿萃取，收集有机相并干燥除去其中水分后，再以石油 醚和乙酸乙酯按体积比10~20: 1混合的混合液为淋洗剂，将产品用硅胶色谱 柱层析分离纯化，真空干燥，得到化合物4;所述化合物3的结构式为\_/ Et° ,化合物4的结构式为 (3)冰浴条件下，将新蒸的POCl3与DMF按物质的量之比为1: 1 2的比例混 合,搅拌至溶液呈玻璃状，然后逐滴加入化合物4的l,2-二氯乙烷溶液，使POCl3 与化合物4的摩尔比为1~1.5: 1，室温下充分反应；反应完毕后，冷却至室温，再加入饱和碳酸钠水溶液，充分搅拌后用氯仿萃取，收集有机相并干燥除去其 中水分后，以氯仿为淋洗剂，将产品用硅胶色谱柱层析分离纯化，真空干燥，得到化合物5，其结构式为 b/ ;(4)在保护气体氛围下，在反应容器中加入化合物5、三苯胺单硼酸、碳酸钠和 催化量的Pd(PPh3)4，使化合物5、三苯胺单硼酸和碳酸钠的摩尔比为1: 1.1~1.5:10~15，然后加入足量THF和足量去氧水，于70 80'C加热回流使其充分反应; 反应完毕后，冷却至室温，然后用氯仿萃取，收集有机相并干燥除去其中水分, 再以氯仿为淋洗剂，经硅胶色谱柱层析分离纯化，得到化合物6，其结构式为^;或者在保护气体氛围下，在反应容器中加入化合物5、 N-己基咔唑-3-硼酸、碳酸钠和和催化量的Pd(PPh3)4，使化合物5、 N-己基咔 唑-3-硼酸和碳酸钠的摩尔比为1: 1.1~1.5: 10~15，然后加入足量THF和足量 去氧水，于70 8(TC加热回流使其充分反应；反应完毕后，冷却至室温，然后 用氯仿萃取，收集有机相并干燥除去其中水分，再以氯仿为淋洗剂，经硅胶色(5)将物质的量之比为1: 1.1~1.5的化合物6和氰基乙酸溶于足量乙腈中，加入 催化量的哌啶，然后于75 85'C加热回流使其充分反应；反应完毕后，冷却至 室温，旋干，得到粗产品；以氯仿为淋洗剂，将粗产品经硅胶色谱柱层析分离谱柱层析分离纯化，得到化合物7，其结构式为纯化，得到化合物LI-1，其结构式为 ^ ;或者将物质的量之比为l: U 1.5的化合物7和氰基乙酸溶于足量乙腈中，加入催化量的 哌啶，然后于75 85'C加热回流使其充分反应；反应完毕后，冷却至室温，旋 干，得到粗产品；以氯仿为淋洗剂，将粗产品经硅胶色谱柱层析分离纯化，得到化合物LI-2，其结构式为 t6n13
3. 根据权利要求2所述的含吡咯基团的化合物的制备方法，其特征在于步骤(2) 和步骤(4)中所述保护气体为氮气或氩气。
4. 如权利要求1所述的含吡咯基团的化合物用作染料敏化剂的用途。
全文摘要
本发明公开了含有吡咯基团的化合物及其制备方法和用途。该化合物的结构通式为(见右)，其中，R为(见右)。本发明是从(见上)出发，通过Wittig反应、Vilsmeier反应和Knoevenagel缩合反应来构建共轭体系，再通过Suzuki反应在吡咯的N原子上引出不同的间隔基团三苯胺和咔唑，最终得到目标化合物。本发明的化合物具有良好的光电性能和光捕捉能力，其摩尔吸光系数值较大，可用作染料敏化剂，且制备方法的反应条件温和，产率较高。
文档编号C07D403/10GK101602703SQ20091006304
公开日2009年12月16日 申请日期2009年7月7日 优先权日2009年7月7日
发明者卢兰兰, 彭天右, 杰 时, 振 李, 李倩倩, 秦金贵 申请人:武汉大学
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