基于不同取代基的噻吩-三苯胺染料敏化剂的合成与光伏性能

本文合成了含3种不同取代基的噻吩-三苯胺染料敏化剂(H1,H2和H3),并将其应用于二氧化钛纳米晶染料敏化太阳能电池.系统地研究了3种染料的光物理、电化学和光伏性能.基于H1的染料敏化太阳能电池获得了9.10%的光电转换效率(Voc=0.72V,Jsc=18.03mAcm-2,FF=0.70).     

含氮刚性杂环取代香豆素类染料敏化剂的合成及光电性能

以含氮刚性杂环取代的香豆素为电子给体,联苯基或苯基噻吩为π桥,氰基丙酸为电子受体,设计合成了两个新型含氮刚性杂环取代香豆素类染料敏化剂,并从光谱性能、电荷重组几率以及光伏性能方面与相应二乙氨基取代香豆素类染料敏化剂进行了比较.结果表明,与相应二乙氨基取代香豆素类染料敏化剂相比,含氮刚性杂环的引入,使得吸收光谱响应范围加宽,光捕获率提高.当以苯基噻吩为π桥时,含氮刚性杂环的存在,明显削弱了染料分子的平面性,降低了电荷重组几率,提高了开路电压.因此在四种香豆素染料中,以苯基噻吩为π桥的含氮刚性杂环取代的香豆素染料敏化剂具有较高的短路电流密度、最优的开路电压和填充因子从而表现出最佳的光电转换效率3.89%.     

辛氧基苯基取代的吡啶并[3,4-b]吡嗪染料的合成与光伏性能研究

为了进一步提高电池的开路电压, 把吡啶并吡嗪核上的甲氧基苯换成辛氧基苯, 设计合成了一系列以三苯胺为给体、辛氧基苯取代的吡啶并[3,4-b]吡嗪为辅助受体、噻吩(呋喃、苯)为π-链、氰基乙酸为受体的新型染料敏化剂(OPP-I～Ⅲ). 对OPP-I～Ⅲ的光电化学性质、器件性能以及电荷转移动力学等进行了系统的测试及研究. 实验结果表明, 用辛氧基取代甲氧基, 能有效减少染料在TiO₂表面的聚集, 同时能阻止电解质和TiO₂导带的接触, 抑制电荷复合, 提高了开路电压. 最后, 在AM 1.5(100 mW·cm^-2)光强条件下, OPP-I敏化的电池最大光电转换效率为 6.57%(短路电流为 11.7 mA·cm^-2, 开路电压为 717 mV, 填充因子为 0.78).     

基于吩噻嗪供体的敏化染料的合成及其光电性质

以吩噻嗪为供体,设计并合成了具有D-A-π-A或D-π-A结构的有机敏化染料2-氰基-3-{5-[7-(10-己基吩噻嗪-3-基)-苯并[1,2,5]噻二唑-4-基]-2-噻吩基}-丙烯酸(CVBTP)和2-氰基-3-{5-[7-(10-己基吩噻嗪-3-基)-2-噻吩基}-丙烯酸(CVTP)。在结构表征的基础上,研究了结构变化对敏化染料的光物理性质、电化学性质和光伏性能的影响。结果表明,在染料CVTP的D-π-A结构链上插入受体苯并噻二唑单元,得到的具有D-A-π-A结构的染料CVBTP的带隙变小,共轭体系变大,光吸收性能得到明显提升。CVBTP、CVTP的HOMO能级分别为-4.83、-4.82eV,LUMO能级分别为-2.85、-2.28eV,均与常见电解质I-/I-3(-4.60eVvs vacuum)和TiO2导带能级(-4.40eVvs vacuum)相匹配,都可用作DSSCs的敏化染料,但与CVBTP相比,CVTP具有更适合的LUMO能级和较好的光伏性能。     

以苯并噻二唑为辅助受体的N-苯基咔唑类染料敏化剂的合成及光伏性能

以N-苯基咔唑为电子给体,苯并噻二唑为辅助电子受体,噻吩或苯为π桥,氰乙酸或罗丹宁乙酸为键合受体,设计合成了四个N-苯基咔唑类染料敏化剂.对所合成的染料敏化剂的光谱性能和光电转换性能进行了研究.以氰乙酸为受体的染料敏化剂尽管最大吸收波长和摩尔吸光系数较以罗丹宁乙酸为受体的染料敏化剂低,但由于其电子注入效率高,导致其光电流和光电压均较优.以苯环为桥键的染料敏化剂较以噻吩环为桥键的染料敏化剂具有更好的光电流和光电压,因此四种染料敏化剂中,以苯基作为桥键,氰基乙酸作为受体的染料敏化剂获得较佳的光电转换效率5.28%(J_(SC)=9.14 mA/cm~2,V_(OC)=0.74 V,FF=0.78).     

4-(甲氧基噻吩基)-3-(取代苯甲酰基)-吡咯类化合物的合成与抗肿瘤活性研究

分别以2-甲氧基噻吩、3-甲氧基噻吩、3,4-二溴噻吩和取代苯乙酮为原料,经过溴甲氧基取代反应、VilsmeierHack反应、羟醛缩合和Van Leusen吡咯合成法,设计并合成了33个未见文献报道的4-取代噻吩基吡咯类化合物.其结构均经~1H NMR,~(13)C NMR及HRMS确认,同时采用噻唑蓝(MTT)法测试了目标化合物对CHO、HCT-116、MGC80-3、SGC-7901以及HUVEC细胞增殖抑制活性.结果显示,部分化合对MGC80-3细胞有较强(IC_(50)≤20μml/L)或中等(20μmol/LIC_(50)≤50μmol/L)增殖抑制作用,其中[4-(3,4-二甲氧基噻吩-2-基)-1H-吡咯-3-基](4-苯基苯基)甲酮(4a-2)和[4-(3,4-二甲氧基噻吩-2-基)-1H-吡咯-3-基](3-溴苯基)甲酮(4a-7)的IC_(50)值分别为8.6和8.5μmol/L;化合物4a-7对HCT-116细胞有中等抑制活性;化合物4a-2和4a-7对SGC-7901细胞有中等增殖抑制活性;并且几乎所有化合物对正常人体细胞HUVEC无明显抑制作用.     

敏化染料分子长径比对太阳能电池性能的影响

采用同一系列但分子长径比不同的3种染料:2-氰基-3-[2-[4-{2-[4-N,N-二(4-甲基苯基)氨基苯基]乙烯基}-苯基氨基)-嘧啶-5-取代基]-丙烯酸(MTPA-Pyc)、2-氰基-3-(4-{2-[4-N,N-二(4-甲基苯基)氨基苯基]乙烯基}-苯基)-丙烯酸(MTPAcc)和2-氰基-3-[4-N,N-二(4-甲基苯基)氨基苯基]-丙烯酸(MTPAc),研究了在不同吸附溶剂中3种染料分子在Ti O2上的吸附量和聚集态,探讨了敏化染料分子长径比对染料敏化太阳电池性能的影响.结果表明,MTPAcc具有最合适的分子长径比,其在Ti O2表面的吸附量及应用的光电性能最高;吸附溶剂的极性增大有利于提高染料的吸附量,但也会影响染料分子的聚集态.当以四氢呋喃为吸附溶剂时,MTPAcc在Ti O2表面的吸附量大且不发生聚集,对应的敏化太阳能电池器件在所有结果中表现最好,在490 nm处的单色光光电转化效率(IPCE)极值达到84%,总光电转化效率(η)达到5.72%.     

2,3-二氯-5,6-二氰基苯醌/H~+作用下4-苯亚甲基-3-异色酮的分子内氧化偶联反应

多甲氧基菲-9-甲酸及酯是合成娃儿藤生物碱及其类似物的关键中间体.以4-(3,4-二甲氧基苯亚甲基)-6,7-二甲氧基-3-异色酮(6)为底物,2,3-二氯-5,6-二氰基苯醌(DDQ)/CH3SO3H作为氧化体系,没有得到预期的多甲氧基菲-9-甲酸内酯(1),意外产物经核磁共振等确定为两个新的3-取代苯基香豆素2,3.进一步的实验研究显示:底物发生分子内脱氢偶联为香豆素2而非菲环化合物1,是因为异色酮6苯环A上2位取代基的存在所致,其内酯环开环化合物10以及2,3-二苯基丙烯酸(12)的对比实验印证了该取代基对脱氢偶联反应选择性的影响;异色酮6氧化偶联为香豆素2的反应机理可能为酸解开环以及途经自由基正离子的脱氢偶联,香豆素3为DDQ氧化2的前体化合物8所得.     

噻吩桥联香豆素衍生物的制备及性能研究

本文合成了三个噻吩桥联香豆素衍生物,7-N,N-二乙氨基-3-(5-(芘-1-基)噻吩-2-基)-香豆素(Py-Th-NC),7-(N,N-二乙氨基)-3-(4-(5-(7-(N,N-二乙氨基)-香豆素-3-基)噻吩-2-基)苯基)-香豆素(NCTh-Ph-NC)和3-(4-(5-(7-(N,N-二乙氨基)-香豆素-3-基)噻吩-2-基)苯基)-香豆素(NC-Th-Ph-C),分别采用HRMS、1H NMR和IR对其结构进行了表征,并研究了三个化合物的发光性能、电化学性能及热稳定性。结果表明,这些香豆素衍生物具备很好的热稳定性,并在二氯甲烷溶液中显示蓝绿色或绿色荧光。     

噻吩桥联香豆素衍生物的制备及性能研究（英文）

本文合成了三个噻吩桥联香豆素衍生物,7-N,N-二乙氨基-3-(5-(芘-1-基)噻吩-2-基)-香豆素(Py-Th-NC),7-(N,N-二乙氨基)-3-(4-(5-(7-(N,N-二乙氨基)-香豆素-3-基)噻吩-2-基)苯基)-香豆素(NCTh-Ph-NC)和3-(4-(5-(7-(N,N-二乙氨基)-香豆素-3-基)噻吩-2-基)苯基)-香豆素(NC-Th-Ph-C),分别采用HRMS、1H NMR和IR对其结构进行了表征,并研究了三个化合物的发光性能、电化学性能及热稳定性。结果表明,这些香豆素衍生物具备很好的热稳定性,并在二氯甲烷溶液中显示蓝绿色或绿色荧光。     

新型苯并吡喃类FSH拮抗剂的合成

以2-溴-4,5-二甲氧基苄溴为起始原料,依次经取代、Sonogoshira偶联、水解、酰化和氧化反应合成了新型FSH拮抗剂——(R)-N-[1-羟基-3-(1H-吲哚-3-基)丙烷-2-基]-3-异丙氧基-8,9-二甲氧基-6H-苯并[c]苯并吡喃-2-甲酰胺,总收率16.8%,其结构经~1H NMR和MS(ESI)确证。     

新型苯并咪唑衍生物的合成及其抗凝血活性

以3-［(3-氨基-4-甲基氨基苯甲酰)吡啶-2-基氨基］丙酸乙酯为原料,与4-氰基-3-氟苯取代基乙酸经环化反应制得3-【【2-｛［(4-氰基-3-氟苯取代基）甲基］-1-甲基-1-H-苯并咪唑-5-基｝羰基】吡啶-2-基】氨基丙酸乙酯（3a, 3e）; 3经水解和酰胺化反应制得3-【【【2-｛［(4-氰基-3-氟苯基)取代基］甲基｝-1-甲基-1H-苯并咪唑-5-基】羰基】吡啶-2-基氨基】丙酰取代胺基（6a~6h）;6与乙酰氧肟酸经环合反应合成了8个新型的苯并咪唑衍生物（7a~7h）,其结构经1H NMR和HR-ESI-MS表征。抗凝血活性结果表明： 7a和7c的抗凝血活性最好,其aPTT值分别为(83.1±4.2) s和(80.7±2.9) s,优于阳性对照药达比加群酯(75.3±2.1)s。     

ZSM-5催化一锅法合成3-(5’-取代-2’-苯并噁唑基)-7-二乙基氨基-2H-1-苯并吡喃-2-酮

以绿色环保的固体酸ZSM-5分子筛为催化剂,正丁醇为溶剂,4-位取代邻氨基苯酚、4-二乙氨基水杨醛和氰乙酸乙酯三组分一锅法合成了香豆素类化合物3-(5’-取代-2’-苯并噁唑基)-7-二乙基氨基-2H-1-苯并吡喃-2-酮.与液体酸催化相比,该方法具有收率更高、环境友好等优点.     

D-π-A型共轭聚合物的合成及其光伏性能

设计合成了3种主链相同、侧基不同的Donor(D)-π-Acceptor(A)型共轭聚合物:聚[(4,8-二辛氧基苯[1,2-b;3,4-b]二噻吩)-(9-(4-氰基苯基)-9H-咔唑)](PBDTCz-CN)、聚[(4,8-二辛氧基苯[1,2-b;3,4-b′]二噻吩)-(9-(4-醛基苯基)-9H-咔唑)](PBDTCz-CHO)和聚[(4,8-二辛氧基苯[1,2-b;3,4-b]二噻吩)-(9-(4-硝基苯基)-9H-咔唑)](PBDTCz-NO_2)。通过调变侧基上的受体基团,比较了氰基、醛基、硝基对聚合物光学和电学性能的影响,讨论了影响聚合物光电转换效率的主要因素。3种聚合物的光学带隙和线性吸收系数依次分别为2.32 eV,152.0 L/(g·cm);2.43 eV,58.5 L/(g·cm)和2.25 eV,85.5 L/(g·cm)。在这些聚合物中,彼此间的最高占据分子轨道(HOMO)能级差距很小,PBDTCz-NO_2的最低未占据分子轨道(LUMO)能级最低(-3.38eV)。在100 W/m~2模拟太阳光的照射下,基于这些聚合物的光伏器件(器件结构:ITO/PEDOT:PSS/Polymer:[70]PCBM(1:2)/Ca/A1)的光电转换效率分别为0.44%(PBDTCz-CN)、0.001 8%(PBDTCz-CHO)和0.23%(PBDTCz-NO_2)。低的光电转换效率主要归因于低的短路电流,而影响短路电流的主要原因有自身吸光性能的限制和弱的π-π堆砌作用。     

吗啉基修饰的新型香豆素Fe~(3+)荧光探针化合物的合成及其性能

间苯二酚与乙酰乙酸乙酯经亲核取代反应制得7-羟基-4-甲基香豆素(1);1与碘甲烷在乙醚中反应制得7-甲氧基-4-甲基香豆素(2);2与N-溴代丁二酰亚胺在四氯化碳中经2步反应制得3-溴-4(溴甲基)-7-甲氧基香豆素(4);4在四氢呋喃溶剂中与吗啉反应合成了一种新型的基于香豆素的荧光探针化合物——3-溴-7-甲氧基-4-(吗啉代)-2H-吡喃-2-酮(5),其结构经~1H NMR,~(13)C NMR和MS表征。光学性能和金属离子识别性能研究结果表明:5的激发波长为340.15 nm,发射波长为408.35 nm;5对Fe~(3+)有良好的识别作用,在1.0×10-5mol·L~(-1)~9.0×10~(-5)mol·L~(-1)可定量检测Fe~(3+)含量。     

新型香豆素类衍生物的合成及抗肿瘤活性研究

为了寻找结构新颖、活性较好的抗肿瘤化合物,设计合成了19个未见文献报道的3,4,5-三甲氧基苯基香豆素类化合物,并用核磁共振(NMR)和高分辨质谱(HRMS)等方法对化合物结构进行表征.用四甲基偶氮唑盐(MTT)法评价了该类化合物对人前列腺癌细胞(PC-3)、人食管癌细胞(EC-109)和人胃癌细胞(MGC-803)三种肿瘤细胞的抑制活性.结果显示,N-苄基-2-((4-甲基-2H-色烯-2-酮-7-基)氧基)-N-(3,4,5-三甲氧基苯基)乙酰胺(4a)和N-((5-氯苯并[b]噻吩-3-基)甲基)-2-((4-甲基-2H-色烯-2-酮-7-基)氧基)-N-(3,4,5-三甲氧基苯基)乙酰胺(4n)对三种肿瘤细胞的抑制活性优于阳性对照药5-氟尿嘧啶,其中化合物4n对人前列腺癌细胞(PC-3)的抑制活性最好,其IC_(50)为4.18μmol/L.     

三苯胺氰基丙烯酸类钕配合物的制备及发光性能

分别以2-氰基-3-(4-(二苯胺)苯基)丙烯酸(TPA-1)、2-氰基-3-(5-(4-(二苯胺)苯基)-噻吩-2-基)丙烯酸(TPA-2)和2-氰基-3-(5’-(4-(二苯胺)苯乙烯基)-[2,2’-联噻吩]-5-基)丙烯酸(TPA-3)为配体合成了3个稀土配合物Nd(L)3·2H2O(L=TPA-1,TPA-2,TPA-3)。采用元素分析、核磁共振氢谱(1H NMR)、红外光谱(IR)对配合物的组成进行了确认。通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱的测定,研究了配体共轭链长度对配合物吸光和发光性能的影响。结果表明:配体共轭链长度的增加有效增大了配合物的摩尔吸光系数,拓宽了配合物的吸光范围。配合物固体粉末近红外发光测试表明,Nd(TPA-1)3·2H2O和Nd(TPA-2)3·2H2O在889,1063和1339 nm处有较强的发射峰,分别归属于Nd(III)4F3/2→4I9/2,4F3/2→4I11/2和4F3/2→4I13/2的特征跃迁。     

2-氰基-3-取代丙烯酸(2-乙氧基乙基)酯的合成及除草活性

设计并合成了11个2-氰基-3-取代苯胺基-3-甲硫基丙烯酸(2-乙氧基乙基)酯(2)和11个2-氰基-3-取代苯基脲基丙烯酸(2-乙氧基乙基)酯(5)两类光合作用光系统Ⅱ(PSⅡ)电子传递抑制剂,目标化合物的结构均经1H NMR,13C NMR和质谱分析确证,生物活性测试结果表明:部分化合物2对双子叶杂草表现出良好的选择性和除草活性,化合物5苯环上间位有取代基时有一定的除草活性.     

新多取代吡啶类化合物的合成及生物活性

为寻找具有农用生物活性的新颖化合物,以2-氰基硫代乙酰胺为起始原料经由三步反应,设计并合成出了一系列新颖的多取代吡啶衍生物2-甲基-5-氰基-6-炔丙硫基-4-(2-呋喃基或噻吩基)吡啶-3-甲酸甲酯或乙酯和6-甲基-5-乙酰基-2-炔丙硫基-4-(2-呋喃或噻吩基)吡啶-3-乙腈.所有新化合物均经过1H NMR和元素分析确证.初步生物活性测定表明:化合物7有一定的除草和杀菌活性.     

一种含氧供电基团的染料合成及其光伏性能

以对溴苯酚为原料,经碘丁烷的烷基化后,与硼酸三甲酯反应生成对丁氧基苯硼酸.环戊二噻吩经N-溴代丁二酰亚胺(NBS)的溴化和Vilsmeier-Haack反应,再与对丁氧基苯硼酸偶联、氰基乙酸缩合,生成目标化合物环戊二噻吩基光敏染料(L1).该化合物是一种以含氧基团为给体,环戊二噻吩作为共轭桥的有机染料,将其制备成有机染料敏化太阳能电池,在AM 1.5,100 mW/cm2的光强下,电池的单色光的光电转换效率(IPCE)值达到62%,开路电压(Voc)为535mV,短路电流密度(Jsc)为6.4mA·cm-2,填充因子(FF)为0.60,总光电转换效率为2.1%.