一種2,1,3-苯并噻二唑并二噻吩衍生物及其合成方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種2,1,3-苯并噻二唑并二噻吩衍生物，該衍生物是5,8-二烷基二噻吩并苯并噻二唑，其制備方法為：依次制備5,5'-二烷基-3,3'-二聯(lián)噻吩、2,7-二烷基苯并二噻吩-4,5-二酮、2,7-二烷基苯并二噻吩-4,5-二酮二肟、2,7-二烷基-4,5-二氫苯并二噻吩-2,5-二胺，然后將SOCl2逐滴加入到2,7-二烷基-4,5-二氫苯并二噻吩-2,5-二胺、三乙胺和CH2Cl2的混合物中，常溫下反應(yīng)制備得到5,8-二烷基二噻吩并苯并噻二唑。該類衍生物具有較好的平面規(guī)整性、熱穩(wěn)定性，對(duì)環(huán)境適應(yīng)性好，易于加工成膜，可作為有機(jī)太陽(yáng)能電池材料合成的中間體。
【專利說(shuō)明】—種2, 1, 3-苯并噻二唑并二噻吩衍生物及其合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及含碳、氫、氮、硫的雜環(huán)化合物，具體屬于一種2，I, 3-苯并噻二唑并二噻吩衍生物及其合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著石油資源的日益匱乏，新的資源急需得到開發(fā)。潮汐能、風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能、核能、低熱能等資源是目前應(yīng)用得較廣的能源，其中太陽(yáng)能以其清潔無(wú)污染、來(lái)源穩(wěn)定、取之不竭等優(yōu)勢(shì)成為其中最有前景的能源。
[0003]太陽(yáng)能電池是太陽(yáng)能應(yīng)用的一個(gè)重要方面。硅太陽(yáng)能電池是目前應(yīng)用的最為廣泛的太陽(yáng)能電池，但是其本身具有制造麻煩、成本聞等缺點(diǎn)，基于此，具有易制造、成本低等優(yōu)點(diǎn)的有機(jī)太陽(yáng)能電池成為當(dāng)今世界較為熱門的太陽(yáng)能電池之一。
[0004]基于苯并噻二唑的有機(jī)太陽(yáng)能電池是目前研究的較多的。苯并噻二唑基團(tuán)具有一定的剛性平面結(jié)構(gòu)和良好的載流子傳輸特性，同時(shí)可以與給電子基團(tuán)形成給體-受體(D-A)共軛結(jié)構(gòu)，從而獲得較低的能帶隙、拓寬和增強(qiáng)材料的光譜吸收而被廣泛用于構(gòu)建高效率的有機(jī)太陽(yáng)能電池材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的旨在合成一種2，1, 3-苯并噻二唑并二噻吩衍生物。在噻吩基團(tuán)的2號(hào)位引入烷基或烷氧基有利于提高其在有機(jī)溶劑中的溶解性，該類衍生物具有較為規(guī)整的平面結(jié)構(gòu)，熱穩(wěn)定性好，制備方法較為簡(jiǎn)單。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0007]一種2，1，3-苯并噻二唑并二噻吩衍生物，是5，8- 二烷基二噻吩并[2’，3’:3，4;3’’，2’’:5,6]苯并[1，2_c] [1,2, 5]噻二唑，其結(jié)構(gòu)式為:
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種2，1，3-苯并噻二唑并二噻吩衍生物，其特征在于所述衍生物為5，8- 二烷基二噻吩并[2’，3’:3，4;3’’，2’’:5，6]苯并[1，2_c] [1，2，5]噻二唑，其結(jié)構(gòu)式為:
2.權(quán)利要求1所述衍生物的合成方法，其特征在于包括如下步驟: (1)5,5'-二烷基-3，3’ - 二聯(lián)噻吩的制備:取3-溴噻吩，加入乙醚，冷卻至_78°C，滴加正丁基鋰完后，_78°C保持0.25~0.5h，再升溫至_55°C，加入氯化銅后，_55°C保持I~2h,常溫過(guò)夜，對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行提純處理后，得到5，5’ - 二烷基-3，3’ - 二聯(lián)噻吩； (2)2，7-二烷基苯并[I,2-b: 4, 3-b’]-二噻吩-4，5-二酮的制備:將1，2-二氯甲烷和草酰氯加入到5，5’ - 二烷基-3，3’ - 二聯(lián)噻吩中，加熱到40~45°C，回流4~6天，再一次加入草酰氯，繼續(xù)回流4~6天，將反應(yīng)液降至室溫，進(jìn)行提純處理后，得到2，7- 二烷基苯并[1，2-b: 4，3-b’]-二噻吩-4，5-二酮； (3)2，7- 二烷基苯并[1，2-b:4, 3-b’ ] 二噻吩-4，5- 二酮二肟的制備:將2，7- 二烷基苯并[1，2-b:4, 3-b’ ]-二噻吩-4，5-二酮、及碳酸鈉加入到吡啶和乙醇的混合溶液中，加熱至80~90°C，再滴加羥胺的乙醇溶液，加熱回流4~6h，將反應(yīng)液降至室溫，進(jìn)行提純處理后，得到 2，7- 二烷基苯并[I, 2-b:4, 3-b’ ] 二噻吩-4，5- 二酮二肟； (4)2，7-二烷基-4，5-二氫苯并[l，2-b:4，3-b']二噻吩_2，5-二胺的制備:將二氯化錫溶于濃鹽酸中，加入到2，7-二烷基苯并[l，2-b:4，3-b’] 二噻吩-4，5-二酮二肟的乙醇溶液中，10~15min后加熱至80~85°C，回流3~5h，將反應(yīng)液降至室溫，進(jìn)行提純處理后，得到 2，7- 二烷基-4，5- 二氫苯并[I, 2-b:4, 3_b’ ] 二噻吩-2，5- 二胺； (5)5，8-二烷基二噻吩并[2’，3’:3,4:3",2":5,6]苯并[1，2_c] [1,2, 5]噻二唑的制備:將亞硫酰氯滴加到2，7- 二烷基-4，5- 二氫苯并[1，2-b:4, 3-b’ ] 二噻吩-2，5- 二胺、三乙胺和二氯甲烷的混合物中，常溫下反應(yīng)I~2h，再加熱至40~50°C，回流5~6h，加水停止反應(yīng)，對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行提純處理后，得到5，8- 二烷基二噻吩并[2’，3’: 3，4; 3’ ’，2’ ’: 5，6]苯并[I, 2-c] [I, 2，5]噻二唑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于步驟(1)所述3-溴噻吩:正丁基鋰:氯化銅的摩爾數(shù)比為1:1:1~1:1.05:1.1。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于步驟(2)所述5，5’- 二烷基-3，3’ - 二聯(lián)噻吩:草酰氯的摩爾數(shù)比為1:2.5~1:3 ;所述草酰氯分兩次加入，第一次與第二次加入的質(zhì)量相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于步驟(3)所述吡啶和乙醇的體積比為1:4，所述2，7- 二烷基苯并[1，2-b:4, 3-b’ ]- 二噻吩-4，5- 二酮:羥胺:碳酸鈉的摩爾數(shù)比為1:1:1 ~1:1.2:1.5。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于步驟(4)所述二氯化錫:2，7-二烷基苯并[I, 2-b: 4, 3-b，] 二噻吩-4，5-二酮二肟的摩爾數(shù)比為8:1~12:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于步驟(5)所述亞硫酰氯:2，7-二烷基-4，5-二氫苯并[l，2-b:4，3-b’] 二噻吩-2，5-二胺:三乙胺的摩爾數(shù)比為3:1:3。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于步驟(5)所述反應(yīng)液的提純處理為:將反應(yīng)液攪拌0.5~lh，靜置后分液，油層用飽和食鹽水洗滌，并用無(wú)水MgSO4干燥，再用柱層析分離，干燥后即得到產(chǎn) 物。
【文檔編號(hào)】C07D495/04GK103601741SQ201310425254
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】劉治田, 胡雙強(qiáng), 柳斌 申請(qǐng)人:武漢工程大學(xué)