苝单酰亚胺和萘单酰亚胺衍生物及其在染料敏化太阳能电池中的用图_2

文档序号:9421775阅读:来源:国知局
、氧或NR3;
[0119] R3为烷基或芳基;
[0120] Y1 为氧或N-Z-A;
[0121] A为-C00M;
[0122] M为氢、碱金属阳离子或[NR' ]4+;
[0123] R'为氢或烷基,其中基团R'可相同或不同;且
[0124] Z为(;-(:6亚烷基或1,4_亚苯基。
[0125] 本发明的另一目的为通式I"的化合物:
[0126]
[0127] 其中变量具有如丨、日人:
[0128] R1,R2彼此独立地为氣、卤素、烷基、环烷基、芳基、杂芳基、烷氧基、芳氧基、芳硫基、 杂芳氧基、杂芳硫基、^?芳基氣基或^?烷基氣基;
[0129] m,n彼此独立地为0、1、2、3或4 ;
[0130] R3为氣、烷基、环烷基、芳基或杂芳基;
[0131] Y1 为氧或N-Z-A;
[0132] A为-C00M、-S03M或-P03M;
[0133] M为氢、碱金属阳离子或[NR' ]4+;
[0134] R'为氢或烷基,其中基团R'可相同或不同;且
[0135] Z为(;-(:6亚烷基或1,4-亚苯基,其中亚苯基可被一个或多个烷基、硝基、氰基和/ 或卤素取代基取代。
[0136] 在优选的通式I"化合物中,变量具有如下含义:
[0137] R1,R2彼此独立地为氢、卤素、芳基、芳氧基、芳硫基、杂芳氧基、杂芳硫基或二烷基 氨基;
[0138] m,n彼此独立地为0、1或2 ;
[0139] R3为烷基或芳基;
[0140] Y1 为氧或N-Z-A;
[0141] A为-C00M;
[0142] M为氢、碱金属阳离子或[NR' ]4+;
[0143] R'为氢或烷基,其中基团R'可相同或不同;且
[0144] Z为(;-(:6亚烷基或1,4-亚苯基。
[0145] 本发明的另一目的为通式II化合物的用途,
[0146]
[0147] 其中变量具有如下含义:
[0148]R1,R2彼此独立地为氣、卤素、烷基、环烷基、芳基、杂芳基、烷氧基、芳氧基、芳硫基、 杂芳氧基、杂芳硫基、^?芳基氣基或^?烷基氣基;
[0149] m,n彼此独立地为0、1、2、3或4 ;
[0150] q为0或1;
[0151]X为硫、氧或NR3;
[0152] R3为氣、烷基、环烷基、芳基或杂芳基;
[0153] Y2为NR4;且
[0154] R4为氣、烷基、环烷基、芳基或杂芳基;
[0155] 在q等于0或1的情况下:其作为用于制备通式I化合物的前体化合物;和
[0156] 在q等于1的情况下:其作为用于制备通式I'化合物的前体化合物。
[0157] 通常可用氢氧化物碱性试剂在相当或非亲核的溶剂或悬浮试剂中对通式II的化 合物进行处理,从而获得通式i的化合物:
[0158]
[0159] 后面这些化合物与其中Y1具有氧含义的通式I化合物相同。通式i化合物可通 过使通式i化合物与下式的胺反应
[0160] H2N-Z-A
[0161] 其中Z具有在通式I化合物的变量定义中所给的含义;
[0162] 从而转化成通式ii的化合物:
[0163]
12 所述胺化反应通常借助水结合试剂(例如咪唑)在极性非质子溶剂或悬浮试剂 (其实例将在下文给出)存在下进行。在不存在溶剂或悬浮试剂下反应也是可能的。该路 径例如描述于H.Wonneberger等,Chemistry-AnAsianJournal2011,6,1744_1747 中。 2 制备式ii化合物的另一路径是使式i化合物与上述胺在极性非质子溶剂中在有 机或无机酸与金属如锌、铁、铜和镁的路易斯酸性盐以及这些金属的氧化物存在下反应,例 如乙酸锌、丙酸锌、氧化锌、乙酸铁(III)、氯化铁(II)、硫酸铁(II)、乙酸铜(II)、氧化铜 (II)以及乙酸镁,尤其优选乙酸锌。所述盐优选以无水形式使用。
[0166] 用于上述两种路径的合适极性非质子溶剂尤其为非质子氮杂环化合物,例如吡 啶、嘧啶、咪唑、喹啉、异喹啉、N-甲基哌啶、N-甲基哌啶酮和N-甲基吡咯烷酮;或羧酰胺,例 如二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺。关于该路径的其他信息可参见例如US2008/0269482A1, 由第21 页起始且标题为"A. 3.PreparationofRyleneDerivativesoftheFormulaIa3" 的段落。
[0167] 通式II化合物反应成通式i化合物且进一步使后者反应以获得通式ii化合物的 实例在实验部分给出。
[0168] 根据本发明,优选将通式II'的化合物:
[0169]
123456789101112 其中变量具有如下含义: 2 R1,R2彼此独立地为氢、卤素、芳基、芳氧基、芳硫基、杂芳氧基、杂芳硫基或二烷基 氨基; 3 m,n彼此独立地为0、1或2 ; 4 q为0或1; 5 X为硫、氧或NR3; 6 R3为烷基或芳基; 7 Y2为NR4;且 8 R4为氣、烷基、环烷基、芳基或杂芳基; 9 在q等于0或1的情况下:根据其优选实施方案,用作用于制备通式I化合物的前 体化合物;和 10 在q等于1的情况下:根据其优选实施方案,用作用于制备通式I'化合物的前体 化合物。 11 本发明的另一目的为通式III的化合物: 12
[0182] 其中变量具有如下!^人:
[0183] R1,R2彼此独立地为氣、卤素、烷基、环烷基、芳基、杂芳基、烷氧基、芳氧基、芳硫基、 杂芳氧基、杂芳硫基、^?芳基氣基或^?烷基氣基;
[0184] m,n彼此独立地为0、1、2、3或4 ;
[0185] X为硫、氧或NR3;
[0186] R3为氣、烷基、环烷基、芳基或杂芳基;
[0187]Y2为NR4;
[0188] R4为氣、烷基、环烷基、芳基或杂芳基。
[0189] 在优选的通式III化合物中,变量具有如下含义:
[0190] R1,R2彼此独立地为氢、卤素、芳基、芳氧基、芳硫基、杂芳氧基、杂芳硫基或二烷基 氨基;
[0191] m,n彼此独立地为0、1或2 ;
[0192] X为硫、氧或NR3;
[0193] R3为烷基或芳基;
[0194] Y2为NR4;且
[0195] R4为氢、烷基、环烷基、芳基或杂芳基。
[0196] 在本发明的优选通式III的化合物中,变量具有如下含义:
[0197] R1,R2彼此独立地为氢、卤素、芳基、芳氧基、芳硫基、杂芳氧基、杂芳硫基或二烷基 氨基;
[0198] m,n彼此独立地为0、1或2 ;
[0199] X为NR3;
[0200] R3为烷基或芳基;
[0201] Y2为NR4;且
[0202] R4为氣、烷基、环烷基、芳基或杂芳基。
[0203] 本发明的另一目的为通式I化合物以及优选的通式I化合物作为染料敏化太阳能 电池中的敏化剂的用途。
[0204] 本发明的另一目的为通式I'化合物以及优选的通式I'化合物作为染料敏化太阳 能电池中的敏化剂的用途。
[0205] 本发明的另一目的为通式I"化合物以及优选的通式I"'化合物作为染料敏化太 阳能电池中的敏化剂的用途。
[0206] 本发明的另一目的为染料敏化太阳能电池,其包含通式I化合物和优选的通式I 化合物。
[0207] 本发明的另一目的为染料敏化太阳能电池,其包含通式I'化合物和优选的通式 I'化合物。
[0208] 本发明的另一目的为染料敏化太阳能电池,其包含通式I"化合物和优选的通式 I"'化合物。
[0209] 就本发明而言,烷基、芳基或杂芳基表示未取代或取代的烷基、未取代或取代的芳 基,或未取代或取代的杂芳基。
[0210] 烷基包括直链或支化烷基。烷基优选为。烷基,尤其是(^-(:2。烷基,最优选Ci-Cu烷基。烷基的实例尤其为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁 基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正i^一烷基、正十二烷基、正十三烷 基、正十四烷基、正十六烷基、正十八烷基和正二十烷基。
[0211] 支化烷基的其他实例可由下式表示:
[0212]
12345 其中: 2 #表示键合位点;且 3 Ra选自C「C2S烷基,其中Rg基团的碳原子之和为2-29的整数。 4 在上式中,Ra基团优选选自CfCu烷基,尤其是CfC;烷基。 5 优选的上式支化烷基例如为:1-乙基丙基、1-甲基丙基、1-丙基丁基、1-乙基丁 基、1 _甲基丁基、1_ 丁基戊基、1_丙基戊基、1_乙基戊基、1_甲基戊基、1_戊基己基、1 _ 丁基 己基、1-丙基己基、1-乙基己基、1-甲基己基、1-己基庚基、1-戊基庚基、1- 丁基庚基、1-丙 基庚基、1_乙基庚基、1_甲基庚基、1_庚基辛基、1 _己基辛基、1_戊基辛基、1_ 丁基辛基、 1_丙基辛基、1_乙基辛基、1_甲基辛基、1 _辛基壬基、1_庚基壬基、1_己基壬基、1_戊基壬 基、1 _ 丁基壬基、1_丙基壬基、1_乙基壬基、1_甲基壬基、1_壬基癸基、1 _辛基癸基、1_庚 基癸基、1-己基癸基、1-戊基癸基、1-丁基癸基、1-丙基癸基、1-乙基癸基、1-甲基癸基、 1-癸基i^一烷基、1-壬基i^一烷基、1-辛基i^一烷基、1-庚基i^一烷基、1-己基i^一烷基、 1-戊基十一烷基、1- 丁基十一烷基、1-丙基十一烷基、1-乙基十一烷基、1-甲基十一烷基、l-i^一烷基十二烷基、1-癸基十二烷基、1-壬基十二烷基、1-辛基十二烷基、1-庚基十二烷 基、1 _己基十二烷基、1-戊基十二烷基、1_ 丁基十二烷基、1_丙基十二烷基、1_乙基十二烧 基、1-甲基十二烷基、1-十二烷基十三烷基、1-i^一烷基十三烷基、1-癸基十三烷基、1-壬 基十三烷基、1-辛基十三烷基、1-庚基十三烷基、1-己基十三烷基、1-戊基十三烷基、1- 丁 基十三烷基、1-丙基十三烷基、1-乙基十三烷基、1-甲基十三烷基、1-十三烷基十四烷基、 1-十一烷基十四烷基、1-癸基十四烷基、1-壬基十四烷基、1-辛基十四烷基、1-庚基十四 烷基、1_己基十四烷基、1_戊基十四烷基、1_ 丁基十四烷基、1_丙基十四烷基、1_乙基十四 烷基、1-甲基十四烷基、1-十五烷基十六烷基、1-十四烷基十六烷基、1-十三烷基十六烷 基、1-十二烷基十六烷基、1-十一烷基十六烷基、1-癸基十六烷基、1-壬基十六烷基、1-辛 基十六烷基、1-庚基十六烷基、1-己基十六烷基、1-戊基十六烷基、1- 丁基十六烷基、1-丙 基十六烷基、1-乙基十六烷基、1-甲基十六烷基、1-十六烷基十八烷基、1-十五烷基十八烷 基、1-十四烷基十八烷基、1-十三烷基十八烷基、1-十二烷基十八烷基、1-十一烷基十八烷 基、1 _癸基十八烷基、1_壬基十八烷基、1_辛基十八烷基、1_庚基十八烷基、1 _己基十八烧 基、1_戊基十八烷基、1_ 丁基十八烷基、1_丙基十八烷基、1_乙基十八烷基、1_甲基十八烧 基、1-十九烷基二十烷基、1-十八烷基二十烷基、1-十七烷基二十烷基、1-十六烷基二十烷 基、1-十五烷基二十烷基、1-十四烷基二十烷基、1-十三烷基二十烷基、1-十二烷基二十 烷基、1-i^一烷基二十烷基、1-癸基二十烷基、1-壬基二十烷基、1-辛基二十烷基、1-庚基 二十烷基、1 _己基二十烷基、1 一戊基二十烷基、1_ 丁基二十烷基、1_丙基二十烷基、1_乙 基二十烷基、1-甲基二十烷基、1-二十烷基二十二烷基、1-十九烷基二十二烷基、1-十八 烷基二十二烷基、1-十七烷基二十二烷基、1-十六烷基二十二烷基、1-十五烷基二十二 烷基、1-十四烷基二十二烷基、1-十三烷基二十二烷基、1-i^一烷基二十二烷基、1-癸基 二十二烷基、1_壬基二十二烷基、1_辛基二十二烷基、1 _庚基二十二烷基、1_己基二十二烧 基、1_戊基二十二烷基、1 _ 丁基二十二烷基、1_丙基二十二烷基、1_乙基二十二烷基、1_甲 基二十二烷基、1-二十三烷基二十四烷基、1-二十二烷基二十四烷基、1-十九烷基二十四 烷基、1-十八烷基二十四烷基、1-十七烷基二十四烷基、1-十六烷基二十四烷基、1-十五 烷基二十四烷基、1-十五烷基二十四烷基、1-十四烷基二十四烷基、1-十三烷基二十四烷 基、1-十二烷基二十四烷基、1-十一烷基二十四烷基、1-癸基二十四烷基、1-壬基二十四 烷基、1-辛基二十四烷基、1-庚基二十四烷基、1-己基二十四烷基、1-戊基二十四烷基、 1 _ 丁基二十四烷基、1_丙基二十四烷基、1_乙基二十四烷基、1_甲基二十四烷基、1 _二十七 烷基二十八烷基、1-二十六烷基二十八烷基、1-二十五烷基二十八烷基、1-二十四烷基 二十八烷基、1-二十三烷基二十八烷基、1-二十二烷基二十八烷基、1-十九烷基二十八烷 基、1-十八烷基二十八烷基、1-十七烷基二十八烷基、1-十六烷基二十八烷基、1-十六烷 基二十八烷基、1-十五烷基二十八烷基、1-十四烷基二十八烷基、1-十三烷基二十八烷基、 1-十二烷基二十八烷基、1-十一烷基二十八烷基、1-癸基二十八烷基、1-壬基二十八烷基、 1 _辛基二十八烷基、1_庚基二十八烷基、1_己基二十八烷基、1_戊基二十八烷基、1 _ 丁基 二十八烷基、1-丙基二十八烷基、1-乙基二十八烷基、1-甲基二十八烷基。
[0218] 烷基还包括其碳原子可间隔有一个或多个不相邻的选自氧、 硫、-C0-、-NRb-、-S0-和/或-S02-的基团,其中Rb优选为氢、前文所述的未取代的直链或 支化烷基或前文所述的未取代的芳基。
[0219] 取决于烷基链的长度,取代的烷基可具有一个或多个(例如1、2、3、4、5或超过5 个)取代基。这些优选各自独立地选自环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、氟、氯、溴、氰基和 硝基。
[0220] 如下文所定义的那样,芳基取代的烷基(芳烷基)具有至少一个未取代或取代的 芳基。芳烷基的烷基可具有至少一个其他取代基和/或可间隔有一个或多个不相邻的选 自氧、硫、_C0_、-NRb-、-SO-和/或-S02-的基团,其中Rb优选为氢、前文所述的未取代的 直链或支化烷基或前文所述的未取代的芳基。芳烷基优选为苯基-CfCi。烷基,更优选为苯 基烷基,例如苄基、1-苯基乙基、2-苯基乙基、1-苯基丙-1-基、2-苯基丙-1-基、 3-苯基丙_1-基、1_苯基丁 _1-基、2-苯基丁 基、3-苯基丁 基、4-苯基丁 基、 1-苯基丁 -2-基、2_苯基丁 _2_基、3_苯基丁 _2_基、4_苯基丁 _2_基、1_(苯基甲基) 乙-1-基、1-(苯基甲基)-1-(甲基)乙-1-基或-(苯基甲基)-1-(甲基)丙-1-基;优 选为苄基和2-苯基乙基。
[0221] 卤素取代的烷基(卤代烷基)包括直链或支化烷基,其中至少一个氢原子或全部 氢原子被卤素代替。卤原子优选选自氟、氯和溴,尤其是氟和氯。卤代烷基的实例尤其为 氯甲基、溴甲基、二氯甲基、三氯甲基、氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、氯氟甲基、二氯氟甲基、 氣二氣甲基、1 _氣乙基、1_漠乙基、1_氣乙基、2-氣乙基、2, 2_二氣乙基、2, 2, 2_二氣乙基、 2_
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