偶聯叔丁基吡啶及其合成方法和用途的製作方法

2023-10-25 16:29:12

專利名稱：偶聯叔丁基吡啶及其合成方法和用途的製作方法
技術領域：
本發明屬於雜環有機化合物合成領域，特別涉及二偶聯、三偶聯叔丁基吡啶及其合成方法和用途。
電解質是染料敏化薄膜太陽電池的核心部分之一。其中二偶聯、三偶聯叔丁基吡啶在電池中對太陽電池效率的提高具有明顯的改善作用，將是未來太陽電池的重要組成部分。
在《美國化學會志》1993年第115卷第14期6382頁(M.K.Nazeeruddin M.Gr tzel et.al)中報導了採用叔丁基吡啶作為暗電流抑制劑的應用。但是叔丁基吡啶是液體，揮發性較強，在電池穩定性測試中發現，其影響電池的長期穩定性。
一種偶聯叔丁基吡啶，其特徵在於包括二偶聯叔丁基吡啶、三偶聯叔丁基吡啶，分子結構分別為 偶聯叔丁基吡啶的合成方法，其特徵在於合成步驟為在攪拌下，將叔丁基吡啶和鎳、或鈀、或鉑、或鎳碳、或鈀碳、或鉑碳混合併加入反應器中，在40-280℃下回流24-500小時，趁熱抽濾，除去不溶物質，旋幹濾液，所得固體減壓或常壓升華，在80-120℃下回流160～170小時可得二偶聯叔丁基吡啶，在140-180℃下回流可得三偶聯叔丁基吡啶。
上述方法也可以是在趁熱抽濾，除去不溶物質、旋幹濾液後所提純產生的固體先採用有機溶劑如醚類，醇類，酚類、酯類將固體溶出，再採用減壓或常壓蒸餾得出固體，然後減壓或常壓升華，在80-120℃下回流可得二偶聯叔丁基吡啶，在140-180℃下回流290～310小時可得三偶聯叔丁基吡啶。
鎳、或鈀、或鉑、或鎳碳、或鈀碳、或鉑碳或其混合物作為催化劑使用。叔丁基吡啶與鎳、或鈀、或鉑、或鎳碳、或鈀碳、或鉑碳或其混合物的質量比為80～120∶1。
醇類可以是無水乙醇。
本發明的偶聯叔丁基吡啶，特別是二偶聯、三偶聯叔丁基吡啶可用於染料敏化納米薄膜太陽電池電解質或其它太陽電池電解質中的金屬離子活性抑制劑。大大改善電池性能參數，提高電池的光電壓和光電流。其中二偶聯、三偶聯叔丁基吡啶在電池中對太陽電池效率的提高具有明顯的改善作用。從而獲得效率更高的太陽電池。
本發明的二偶聯、三偶聯叔丁基吡啶可作為太陽電池的暗電流抑制劑及其他電解質中的金屬離子活性抑制劑。
本發明的二偶聯、三偶聯叔丁基吡啶屬於雜環有機化合物。其中雜環上的氮原子具有良好的配合能力，本發明可作為性能優良的金屬離子鰲合劑在分析，合成等領域應用。
本發明採用叔丁基吡啶作為合成前體。其優點在於採用一步合成法，產率高。在提純時採用升華的方法，可得到高純的物質。
元素分析計算值(C18H24N2)C，80.60；H，8.95；N，10.45.測定值C，80.53；H，8.90；N，10.19。
核磁1H NMR(8.60，8.35，7.52，1.43)實施例2三偶聯叔丁基吡啶的合成在充分磁力攪拌下，將叔丁基吡啶和鎳、或鈀、或鉑、或鎳碳、或鈀碳、或鉑碳按質量比100∶1混合併加入反應器中，在140-180℃下回流300小時。趁熱抽濾，除去不溶物質，旋幹濾液，所得固體於140-170℃下減壓升華，得到三偶聯叔丁基吡啶。
元素分析計算值(C27H35N3)C，80.79；H，8.73；N，10.47.測定值C，80.73；H，8.70；N，10.52。
核磁1H NMR(8.76，8.60，7.55，1.47)
權利要求
1.一種偶聯叔丁基吡啶，其特徵在於包括二偶聯叔丁基吡啶、三偶聯叔丁基吡啶，分子結構分別為
2.根據權利要求1所述的偶聯叔丁基吡啶的合成方法，其特徵在於合成步驟為在攪拌下，將叔丁基吡啶和鎳、或鈀、或鉑、或鎳碳、或鈀碳、或鉑碳混合併加入反應器中，在40-280℃下回流24-500小時，趁熱抽濾，除去不溶物質，旋幹濾液，所得固體減壓或常壓升華，在80-120℃下回流可得二偶聯叔丁基吡啶，在140-180℃下回流可得三偶聯叔丁基吡啶。
3.根據權利要求2所述的偶聯叔丁基吡啶的合成方法，其特徵在於除去不溶物質、旋幹濾液後所提純產生的固體先採用有機溶劑如醚類，醇類，酚類、酯類將固體溶出，再採用減壓或常壓蒸餾得出固體，然後減壓或常壓升華，在80-120℃下回流可得二偶聯叔丁基吡啶，在140-180℃下回流可得三偶聯叔丁基吡啶。
4.根據權利要求2、3所述的偶聯叔丁基吡啶的合成方法，其特徵在於鎳、或鈀、或鉑、或鎳碳、或鈀碳、或鉑碳或其混合物作為催化劑使用。
5.根據權利要求2、3所述的偶聯叔丁基吡啶的合成方法，其特徵在於叔丁基吡啶與鎳、或鈀、或鉑、或鎳碳、或鈀碳、或鉑碳或其混合物的質量比為80～120∶1。
6.根據權利要求2、3所述的偶聯叔丁基吡啶的合成方法，其特徵在於醇類可以是無水乙醇。
7.根據權利要求2、3所述的偶聯叔丁基吡啶的合成方法，其特徵在於80-120℃下回流160～170小時，140-180℃下回流290～310小時。
8.根據權利要求1所述的偶聯叔丁基吡啶用途，其特徵在於偶聯叔丁基吡啶，特別是二偶聯、三偶聯叔丁基吡啶可用於染料敏化納米薄膜太陽電池電解質或其它太陽電池電解質中的金屬離子活性抑制劑。
全文摘要
本發明公開了一種偶聯叔丁基吡啶，特別是二偶聯叔丁基吡啶、三偶聯叔丁基吡啶及其製備方法，在攪拌下，將叔丁基吡啶和鎳、或鈀、或鉑、或鎳碳、或鈀碳、或鉑碳混合併加入反應器中，在40－280℃下回流24－500小時，趁熱抽濾，除去不溶物質，旋幹濾液，所得固體減壓或常壓升華，通過控制溫度和反應時間可分別得二偶聯叔丁基吡啶、三偶聯叔丁基吡啶，可用於太陽電池領域及其他電解質中的金屬離子活性抑制劑。大大改善電池性能參數，提高電池的光電壓和光電流。其中二偶聯、三偶聯叔丁基吡啶在電池中對太陽電池效率的提高具有明顯的改善作用。從而獲得效率更高的太陽電池。
文檔編號C07D213/00GK1443758SQ02157278
公開日2003年9月24日 申請日期2002年12月25日 優先權日2002年12月25日
發明者戴松元, 徐軼達, 潘旭, 史成武, 王孔嘉 申請人:中國科學院等離子體物理研究所