一种2,1,3-苯并噻二唑并二噻吩衍生物及其合成方法
【专利摘要】本发明提供了一种2,1,3-苯并噻二唑并二噻吩衍生物，该衍生物是5,8-二烷基二噻吩并苯并噻二唑，其制备方法为：依次制备5,5'-二烷基-3,3'-二联噻吩、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-4,5-二氢苯并二噻吩-2,5-二胺，然后将SOCl2逐滴加入到2,7-二烷基-4,5-二氢苯并二噻吩-2,5-二胺、三乙胺和CH2Cl2的混合物中，常温下反应制备得到5,8-二烷基二噻吩并苯并噻二唑。该类衍生物具有较好的平面规整性、热稳定性，对环境适应性好，易于加工成膜，可作为有机太阳能电池材料合成的中间体。
【专利说明】—种2, 1, 3-苯并噻二唑并二噻吩衍生物及其合成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及含碳、氢、氮、硫的杂环化合物，具体属于一种2，I, 3-苯并噻二唑并二噻吩衍生物及其合成方法。
【背景技术】
[0002]进入21世纪以来，随着石油资源的日益匮乏，新的资源急需得到开发。潮汐能、风能、水能、太阳能、核能、低热能等资源是目前应用得较广的能源，其中太阳能以其清洁无污染、来源稳定、取之不竭等优势成为其中最有前景的能源。
[0003]太阳能电池是太阳能应用的一个重要方面。硅太阳能电池是目前应用的最为广泛的太阳能电池，但是其本身具有制造麻烦、成本闻等缺点，基于此，具有易制造、成本低等优点的有机太阳能电池成为当今世界较为热门的太阳能电池之一。
[0004]基于苯并噻二唑的有机太阳能电池是目前研究的较多的。苯并噻二唑基团具有一定的刚性平面结构和良好的载流子传输特性，同时可以与给电子基团形成给体-受体(D-A)共轭结构，从而获得较低的能带隙、拓宽和增强材料的光谱吸收而被广泛用于构建高效率的有机太阳能电池材料。
【发明内容】
[0005]本发明的目的旨在合成一种2，1, 3-苯并噻二唑并二噻吩衍生物。在噻吩基团的2号位引入烷基或烷氧基有利于提高其在有机溶剂中的溶解性，该类衍生物具有较为规整的平面结构，热稳定性好，制备方法较为简单。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案:
[0007]一种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，其结构式为:
[0008]
【权利要求】
1.一种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为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，其结构式为:
2.权利要求1所述衍生物的合成方法，其特征在于包括如下步骤: (1)5,5'-二烷基-3，3’ - 二联噻吩的制备:取3-溴噻吩，加入乙醚，冷却至_78°C，滴加正丁基锂完后，_78°C保持0.25~0.5h，再升温至_55°C，加入氯化铜后，_55°C保持I~2h,常温过夜，对反应液进行提纯处理后，得到5，5’ - 二烷基-3，3’ - 二联噻吩； (2)2，7-二烷基苯并[I,2-b: 4, 3-b’]-二噻吩-4，5-二酮的制备:将1，2-二氯甲烷和草酰氯加入到5，5’ - 二烷基-3，3’ - 二联噻吩中，加热到40~45°C，回流4~6天，再一次加入草酰氯，继续回流4~6天，将反应液降至室温，进行提纯处理后，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- 二酮二肟的制备:将2，7- 二烷基苯并[1，2-b:4, 3-b’ ]-二噻吩-4，5-二酮、及碳酸钠加入到吡啶和乙醇的混合溶液中，加热至80~90°C，再滴加羟胺的乙醇溶液，加热回流4~6h，将反应液降至室温，进行提纯处理后，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-4，5-二氢苯并[l，2-b:4，3-b']二噻吩_2，5-二胺的制备:将二氯化锡溶于浓盐酸中，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后加热至80~85°C，回流3~5h，将反应液降至室温，进行提纯处理后，得到 2，7- 二烷基-4，5- 二氢苯并[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]噻二唑的制备:将亚硫酰氯滴加到2，7- 二烷基-4，5- 二氢苯并[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，常温下反应I~2h，再加热至40~50°C，回流5~6h，加水停止反应，对反应液进行提纯处理后，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.根据权利要求2所述方法，其特征在于步骤(1)所述3-溴噻吩:正丁基锂:氯化铜的摩尔数比为1:1:1~1:1.05:1.1。
4.根据权利要求2所述方法，其特征在于步骤(2)所述5，5’- 二烷基-3，3’ - 二联噻吩:草酰氯的摩尔数比为1:2.5~1:3 ;所述草酰氯分两次加入，第一次与第二次加入的质量相同。
5.根据权利要求2所述方法，其特征在于步骤(3)所述吡啶和乙醇的体积比为1:4，所述2，7- 二烷基苯并[1，2-b:4, 3-b’ ]- 二噻吩-4，5- 二酮:羟胺:碳酸钠的摩尔数比为1:1:1 ~1:1.2:1.5。
6.根据权利要求2所述方法，其特征在于步骤(4)所述二氯化锡:2，7-二烷基苯并[I, 2-b: 4, 3-b，] 二噻吩-4，5-二酮二肟的摩尔数比为8:1~12:1。
7.根据权利要求2所述方法，其特征在于步骤(5)所述亚硫酰氯:2，7-二烷基-4，5-二氢苯并[l，2-b:4，3-b’] 二噻吩-2，5-二胺:三乙胺的摩尔数比为3:1:3。
8.根据权利要求2所述方法，其特征在于步骤(5)所述反应液的提纯处理为:将反应液搅拌0.5~lh，静置后分液，油层用饱和食盐水洗涤，并用无水MgSO4干燥，再用柱层析分离，干燥后即得到产 物。
【文档编号】C07D495/04GK103601741SQ201310425254
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2013年9月17日
【发明者】刘治田, 胡双强, 柳斌 申请人:武汉工程大学