CN101090952A - 组合物，氧化还原对及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一类包括第一化合物和第二化合物的组合物，其中的第一化合物选自通式为(I)、(III)、(V)、和(VII)的化合物，第二化合物选自通式为(II)、(IV)、(VI)、和(VIII)的化合物各种不同的化学物质都可使用，以便提供R1－R10。这些组合物用作抗静电剂或氧化还原对的电子可活化前体尤为有效。
Description
技术领域
本发明涉及电化学领域中的改进，尤其是涉及一类组合物，这些组合物可用于各种目的，如用作抗静电剂，或用于制备氧化还原对或可逆的可转换系统。
背景技术
太阳光是一种免费而又取之不尽的可再生能源，通过使用P-n异质结太阳电池(如基于硅的装置)，电化学的光电池(EPC类)或染料敏感的太阳电池(DSSC类)，可将太阳能直接转化成电能。EPC类是基于半导电体(P-型或n-型)与含有一对氧化还原对的电解质之间的组合的系统；一个辅助电极即可构成该装置。由于在半导体/电解质界面上形成的固有电位，光产生的电子与空穴是分隔开的，可用于在电极上分别与氧化还原对中的还原物和氧化物发生氧化反应和还原反应。另一方面，DSSC类是另一类系统，这些系统基于染料-化学吸附的纳米结晶TiO2颗粒与含有I-/I+氧化还原对的非水电解质之间的组合，其中的TiO2颗粒是沉积在导电的玻璃基质上的；涂覆铂的导电玻璃电极即可构成此种装置。在该类系统中，光吸收(被染料分子)和电荷-载体的输送(在半导电体到电荷收集器的传导带中)这两个过程是隔开进行的。I-物质的均相氧化用于再生光激发的染料分子而I- 3物质的非均相还原则发生在涂覆铂的电极上。
就EPC类和DSSC类电池的现有技术而言，已有广泛的基础，但有待解决的主要问题是要找到一种电化学稳定、非腐蚀性的、具有高度可逆性的和高正电性(与n-型半导电体组合时)或高负电性的(与P-型果半导电体组合时)电位，并且在提供高的电解质离子电导性所需的浓度下使用时是无色的氧化还原对。
I-/I3 -是DSSC类电池中研究最多的氧化还原对。阳离子可以是碱金属或含有季铵基的有机阳离子，如二烃基咪唑鎓盐(dialkylimidazolium)(Stathatos et al.，Chem.Mater.，15，1825(2003))。该系统的主要限制是(i)在产生相当高的离子电导率所需的浓度范围使用时会吸收太阳光谱中相当大部分的可见光(这导致能量转换效率的下降)；(ii)氧化还原电位太低(由此限制了装置的光电压)；(iii)对银的反应性(因而该金属不能用作电流收集器)；和(iv)使用普通有机溶剂时电解质高度挥发(引起DSSC装置发生不可逆的不稳定性)。
Nusbaumer等.在Chem.Eur.J.，9，3756(2003)中研究了另一类用于DSSC类电池的氧化还原对，这是基于远为昂贵的钴复合物设计的。虽然这些系统生色少，并且与I-/I- 3氧化还原对相比具有更高的正电位，氧化的物质(CoIII)可在用作TiO2颗粒的基质的电导玻璃上被还原，但在此种情况下能量转换效率是减弱的。更何况染料分子被还原物质(CoII)的再生(对该装置的运行是绝对必要的)会因氧化物质(CoIII)与敏化物的缔合变得更为困难。
就EPC类电池，对各种溶于水的氧化还原对进行了研究，如Fe(CN)6 4-/Fe(CN)6 3-、I-/I3 -、Fe2+/Fe3+、S2-/Sn2-、Se2-/Sen 2-和V2+/V3+，由于半导体电极的光腐蚀作用，那些显示良好的能量转换效率的装置在承受白光照射后通常是不稳定的。采用非水的电解质(液体，凝胶或聚合物)可消除光腐蚀过程，但在这种情况下可使用的氧化还原对的数目很有限，如I-/I3 -(Skotheim and Inganas，J.Electrochem.Soc.，132，2116(1985)和S2-/Sn 2-(Vijh and Marsan，Bull.Electrochem.，5，456(1989))是分别溶于氧化聚乙烯(PEO)和修饰的PEO中的氧化还原对，已在EPC类电池中作了研究。I-/I3 -对除了存在如上所述的生色和电位问题外，装置的稳定性还末曾证实。至于S2-/Sn 2-氧化还原对，除白光辐照下的稳定性问题已有报告外，也观察到与上述同样的一些问题。
硫赶铯(CsT)/二硫化物(T2)氧化还原对可溶于修筛的PEO并在一种EPC中作了研究(Philias and Marsan，Electrochem.Acta，44，2915(1999))，此中T-代表5-巯基-1-甲基四唑酯离子，T2代表相应的二硫化合物。该氧化还原对比S2-/Sn 2-氧化还原对更高的正电位，在包括聚合物在内的有机介质中更易解离(产生电导性更强的电介质)，以及其远为更弱的生色性都是使该装置能量转换效率明显提高的原因。侭管有这些改进，T-/T2氧化还原对在电化学上是十分不可逆的，在铂电极上，阳极(Epa)和阴极(Epc)间的峯电位差(以符号ΔEp表示)为1.70V(扫描速度100mV/s)，即使在其放入导电性更强的凝胶电解质中亦如此，该凝胶电解质包含50mM和5mM溶于80％DMF/DMSO(60/40)中的T-和T2，并掺入20％的聚(1-1二氟乙烯)，PVdF。更何况在有机介质中它的溶解性不是很好。
Smith et al.在J.Org.Chem.，65，8831(2000)研究了由主体-客体(host-guest)通过氢键的结合与有机分子相互作用而形成的氧化还原氢键键合的系统，并发现菲醌(主体，host)和尿素(客体，guest)组合物的氧化还原对在质子惰性的介质中可发生可逆的一个电子的还原作用。Collinson等对不同种类氧化-还原转换的结合化合物作了更详细的描述(Collinson et al.，Chem.，soc.，Rev.，31，147-156，2002)。Smith等和Collinson等的文章在此引入作为参考。
这样，根据供EPC和DSSC使用的有关氧化还原对的现有技术，目前尚未有能够使其装置的能量转换率显著最佳化的氧化还原对。
因此，迫切需要其性能优于现有技术的氧化还原对。此外，也迫切需要能避免现有技术缺点的氧化还原对。最后，还迫切需要能够用来容易制备上述这种氧化还原对的组合物或前体。
发明内容
因此本发明的第一个目的是提供一种能克服上述诸缺点的氧化还原对。
本发明其次一个目的是提供一种可以方便地制备所需的氧化还原对的组合物。
本发明的第三个目的是提供一种溶解度适当的氧化还原对。
本发明的第四个目的是提供一种在非水基质中具有离子电导性的氧化还原对。
本发明的第五个目的是提供一种在使导电性良好的浓度下基本上无色的氧化还对。
本发明的第六个目的是提供一种高正电性的氧化还原对，比如在采用n-型半导电体的DSSC或EPC中应用的例子。
本发明的另一个目的是提供一种高负电性的氧化还原对，比如在采用p-型半导电体的EPC中应用的例子。
本发明还有一个目的是提供一种具有高度可逆性的氧化还原对。
本发明的最后一个目的是提供一种氧化还原对的前体，该前体在活化时可容易地转化成氧化还原对。
本发明的一个方面提供了一种组合物，该组合物包含的第一化合物选自通式为(I)，(III)，(V)和(VII)的化合物，第二个化合物选自通式为(II)、(IV)、(VI)和(VIII)的化合物。
其中
R1，R2和R3相同或不同，选自氢原子、C1-C12直链或支链的烷基，C3-C12环烷基、C1-C12杂环基、C2-C8链烯基、C2-C8炔基、C6-C12芳基、C6-C20芳烷基、C6-C20烷芳基、C1-C12杂芳基和聚合物链或网络的一部分，或
R1和R2连接在一起形成一个5-14员的杂环基，其中R3为缺失、氫原子、或是N和R1间或N和R2间的键；或形成一个5-14员的杂芳基，其中R3为缺失、氫原子、N和R1间或N和R2间的键；或是聚合物链或网络的一部分；
R4，R5和R6相同或不同，选自氢原子、C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12环烷基、C1-C12杂环基、C2-C8链烯基、C2-C8炔基、C6-C12芳基、C6-C20芳烷基、C6-C20烷芳基、C1-C12杂芳基、(CH3)2N-、(C2H5)2N-、(C3H7)2N-、(C4H9)2N-、(i-Pr)2N-、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-，以及聚合物链或网络的一部分，或
R4和R5连接在一起形成一个5-14员的杂环基，其中R6为缺失、氢原子、或是P和R4间或P和R5间的键；或者形成5-14员的杂芳基环，其中R6为缺失、氢原子、P和R4间或P和R5间的键，或是聚合物链或网络的一部分；
R7和R8相同或不同，选自H、CF3、CnF2n+1、SO2H-、-SO2CF3、-NSO2CF3 -，、-SO2CH3、-NSO2CH3、C1-C12直链或支链的烷基、C6-C12芳基、CnH2n+1、CN、NO2、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、C6H5CpH2p-、CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-、CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1-、CH2＝CHCpH2pC6H4-、
以及聚合物链或网络的一部分；
R9和R10相同或不同，选自氢原子、C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12环烷基、C1-C12杂环基、C2-C8链烯基、C2-C8炔基、C6-C12芳基、C6-C20芳烷基，、C6-C20烷芳基、C1-C12杂芳基，以及聚合物链或网络的一部分；或R9和R10连接在一起形成5-7员的杂环基，或杂芳基；
X-是(FSO2)2N-、(CF3SO2)2N-、(C2F5SO2)2N-、(CF3SO2)3C-、CF3SO3 -、CF3COO-、AsF6 -、CH3COO-、(CN)2N-，NO3 -、2.3HF、Cl-、Br-、I-、PF6 -、BF4 -，ClO4 -、糖精(邻磺酰苯酰亚胺)、(C8H16SO2)2N-、或C3H3N2 -；
Z是C、N或As；
上述的烷基，环烷基，杂环基，链烯基，炔基，芳基，芳烷基，烷芳基，以及杂芳基未被取代或被1-3个取代基所取代。此取代基选自F、Cl、Br、I、OH、C1-C6烷氧基、C1-C6羟烷基、NO2、CN、CF3，SO3 -、CnF2n+1、C1-C12直链或支链的烷基、C6-C12芳基、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、C6H5CpH2p-、CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-、CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1 -、以及CH2＝CHCpH2pC6H4 -，式中n是1-48的整数(优选1-12)，P也是1-48的整数(优选1-12)。
本发明的另一个方面，提供了一种组合物，该组合物包括通式(I)的化合物和通式(II)的化合物；通式(III)的化合物和通式(IV)的化合物；通式(V)的化合物和通式(VI)的化合物；通式(VII)的化合物和通式(VIII)的化合物，通式(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)、(VI)、(VII)、或(VIII)的化合物的定义如前所定义。
已发现本发明提供的组合物可用作氧化还原对的前体。事实上，已证明这些组合物易被活化而转换成一种氧化还原对。这些组合物是简单、易于制备并易于转化成氧化还原对的。还发现这些组合物可用于有效地制备氧化还原对而无需繁琐的工作。此外已发现这些组合物具有良好的热稳定性，具有在各种溶剂中的良好的可溶性。还发现这些组合物在可产生良好导电性的浓度下基本上是无色的。最后，我们发现这些组合物可用作抗静电剂或用于制造具有抗静电特性的物品。
本发明的另一个方面，提供了一种制备氧化还原对的试剂盒，该试剂盒包含按本发明的组合物，连同说明书，指示如何将至少一部分组合物转化成为氧化还原对。
本发明的另一个方面，还提供了制备氧化还原对的一种试剂盒，该试剂盒包含：
-通式(I)，(III)，(V)，或(VII)的化合物；
-说明书，指示如何将至少一部分通式为(I)、(III)、(V)、或(VII)的化合物分别转化成通式为(II)、(IV)、(VI)或(VIII)的共轭酸，从而获得一种组合物，该组合物包含通式(I)的化合物和通式(II)的化合物；通式(III)的化合物和通式(IV)的化合物；通式(V)的化合物和通式(VI)的化合物；或通式(VII)的化合物和通式((VIII)的化合物；以及
-说明书，指示如何将至少部分组合物转化成氧化还原对。
其中，通式(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)、(VI)、(VII)或(VIII)的化合物的定义如前。优选这种试剂盒进一步包含一种质子源，如通式为HX的化合物，其中X的定义如前。或者是，该试剂盒还可包含另一种类型的质子源，如催化剂，或质子交换树脂以便转化通式(I)、(III)、(V)、或(VII)的化合物。
按照本发明的另一个方面，所提供的试剂盒包含：
-第一化合物，选自通式为(I)、(III)、(V)、和(VII)的化合物，以及第二化合物，选自通式为(II)、(IV)、(VI)、和(VIII)的化合物；
-说明书，指示如何由上述化合物制备氧化还原对；
其中通式为(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)、(VI)、(VII)、或(VIII)的化合物的定义如前。优选这种试剂盒包含通式(I)的化合物和通式(II)的化合物；通式(III)的化合物和通式(IV)的化合物；通式(V)的化合物和通式(VI)的化合物；或通式(VII)的化合物和通式((VIII)的化合物。
已发现本发明的试剂盒能用于方便地制备氧化还原对。事实上，这些试剂盒可用来简单、迅速并低成本地制备氧化还原对。使用这些试剂盒无需冗长的或复杂的工作便可制备氧化还原对。
本发明的另一个方面，提供了一种制备氧化还原对的方法，包括活化本发明所定义的组合物的步骤，从而将至少一部分组合物转化成氧化还原对。此活化步骤可通过撤出至少一个电子到组合物中的化合物的方式进行。该活化步骤的进行最好藉助一个电子源。所述组合物可如下制备：取一份选定量的通式为(I)、(III)、(V)或(VII)的第一化合物与质子源进行反应，这样就得到了第二化合物，然后取另一份选定量的第一化合物与第二化合物混合在一起便得到了所述的组合物。另一种方法是将质子源按克分子比小于1的量加到第一化合物中(即，举例来说，如果使用1克分子的第一化合物，则使用少于1克分子的质子源)，这样，质子加入到第一化合物中便得到了包含第一和第二化合物的组合物。
已发现上述这样的一种方法在氧化还原对的制备中是很有效的。这种方法仅仅使用了简单的试剂并且操作容易和迅速。
本发明的另一个方面，提供了按图式1-4中任何一个的氧化还原对
其中
R1，R2和R3相同或不同，选自氢原子、C1-C12直链或支链的烷基，C3-C12环烷基、C1-C12杂环基、C2-C8链烯基、C2-C8炔基、C6-C12芳基、C6-C20芳烷基、C6-C20烷芳基、C1-C12杂芳基和聚合物链或网络的一部分，或
R1和R2连接在一起形成一个5至14员的杂环基，其中R3为缺失、氫原子、或是N和R1间或N和R2间的键；或形成一个5至14员的杂芳基其中R3为缺失、氫原子、N和R1间或N和R2间的键；或是聚合物链或网络的一部分；
R4，R5和R6相同或不同，选自氢原子、C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12环烷基、C1-C12杂环基、C2-C8链烯基、C2-C8炔基、C6-C12芳基、C6-C20芳烷基、C6-C20烷芳基、C1-C12杂芳基、(CH3)2N-、(C2H5)2N-、(C3H7)2N-、(C4H9)2N-、(i-Pr)2N-、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、 Me3P＝N-，以及聚合物链或网络的一部分，或
R4和R5连接在一起形成一个5-14员的杂环基，其中R6为缺失、氢原子、或是P和R4间或P和R5间的键；或者形成5-14员的杂芳基环，其中R6为缺失、氢原子、P和R4间或P和R5间的键，或是聚合物链或网络的一部分；
R7和R8相同或不同，选自H、CF3、CnF2n+1、SO2H-、-SO2CF3、-NSO2CF3 -，、-SO2CH3、-NSO2CH3、C1-C12直链或支链的烷基、C6-C12芳基、CnH2n+1、CN、NO2、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、C6H5CpH2p-、CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-、CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1-、CH2＝CHCpH2pC6H4-、
以及聚合物链或网络的一部分；
R9和R10相同或不同，选自氢原子、C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12环烷基、C1-C12杂环基、C2-C8链烯基、C2-C8炔基、C6-C12芳基、C6-C20芳烷基，、C6-C20烷芳基、C1-C12杂芳基，以及聚合物链或网络的一部分；或R9和R10连接在一起形成5-7员的杂环基，或杂芳基；
X-是(FSO2)2N-、(CF3SO2)2N-、(C2F5SO2)2N-、(CF3SO2)3C-、CF3SO3 -、CF3COO-、AsF6 -、CH3COO-、(CN)2N-，NO3 -、2.3HF、Cl-、Br-、I-、PF6 -、BF4 -，ClO4 -、糖精(邻磺酰苯酰亚胺)、(C8H16SO2)2N-、或C3H3N2 -；
Z是C、N或As；
上述的烷基，环烷基，杂环基，链烯基，炔基，芳基，芳烷基，烷芳基，以及杂芳基未取代或被1-3个取代基所取代。此取代基选自F、Cl、Br、I、OH、C1-C6烷氧基、C1-C6羟烷基、NO2、CN、CF3，SO3 -、CnF2n+1、C1-C12直链或支链的烷基、C6-C12芳基、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、C6H5CpH2p-、CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-、CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1 -、以及CH2＝CHCpH2pC6H4 -，
式中n是1-48的整数(优选1-12)，P也是1-48的整数(优选1-12)。
已发现本发明中的氧化还原对可具有高度的可逆性，因为它们的ΔEp很小。此外已发现这些氧化还原对具有良好的热稳定性，具有在各种溶剂中良好的可溶性，并且在非水介质中有极佳的离子电导性。还已发现这些氧化还原对在使导电性良好的浓度下是基本上无色的。这些特性使它们在各种应用中特别令人感兴趣，如在太阳电池或光电池中的应用。还已发现，这些对中的某些是高度正电性的而另有一些是高度负电性的。还已发现，这些氧化还原对在一些装置，如太阳电池或光电池中使用时没有腐蚀其它组成件趋势。
本发明的另一个方面，提供了如图式10至13中任何一种所示的氧化还原可转换系统：
其中
R1，R2和R3相同或不同，选自氢原子、C1-C12直链或支链的烷基，C3-C12环烷基、C1-C12杂环基、C2-C8链烯基、C2-C8炔基、C6-C12芳基、C6-C20芳烷基、C6-C20烷芳基、C1-C12杂芳基和聚合物链或网络的一部分，或
R1和R2连接在一起形成一个5至14员的杂环基，其中R3为缺失、氫原子、或是N和R1间或N和R2间的键；或形成一个5至14员的杂芳基其中R3为缺失、氫原子、N和R1间或N和R2间的键；或是聚合物链或网络的一部分；
R4，R5和R6相同或不同，选自氢原子、C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12环烷基、C1-C12杂环基、C2-C8链烯基、C2-C8炔基、C6-C12芳基、C6-C20芳烷基、C6-C20烷芳基、C1-C12杂芳基、(CH3)2N-、(C2H5)2N-、(C3H7)2N-、(C4H9)2N-、(i-Pr)2N-、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-，以及聚合物链或网络的一部分，或
R4和R5连接在一起形成一个5-14员的杂环基，其中R6为缺失、氢原子、或是P和R4间或P和R5间的键；或者形成5-14员的杂芳基环，其中R6为氢原子、P和R4间或P和R5间的键，或是聚合物链或网络的一部分；
R7和R8相同或不同，选自H、CF3、CnF2n+1、SO2H-、-SO2CF3、-NSO2CF3 -，、-SO2CH3、-NSO2CH3、C1-C12直链或支链的烷基、C6-C12芳基、CnH2n+1、CN、NO2、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、C6H5CpH2p-、CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-、CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1-、CH2＝CHCpH2pC6H4-、
以及聚合物链或网络的一部分；
R9和R10相同或不同，选自氢原子、C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12环烷基、C1-C12杂环基、C2-C8链烯基、C2-C8炔基、C6-C12芳基、C6-C20芳烷基，、C6-C20烷芳基、C1-C12杂芳基，以及聚合物链或网络的一部分；或R9和R10连接在一起形成5-7员的杂环基，或杂芳基；
X-是(FSO2)2N-、(CF3SO2)2N-、(C2F5SO2)2N-、(CF3SO2)3C-、CF3SO3 -、CF3COO-、AsF6 -、CH3COO-、(CN)2N-，NO3 -、2.3HF、Cl-、Br-、I-、PF6 -、BF4 -，ClO4 -、糖精(邻磺酰苯酰亚胺)、(C8H16SO2)2N-、或C3H3N2 -；
Z是C、N或As；
上述的烷基，环烷基，杂环基，链烯基，炔基，芳基，芳烷基，烷芳基，以及杂芳基未取代或被1-3个取代基所取代。此取代基选自F、Cl、Br、I、OH、C1-C6烷氧基、C1-C6羟烷基、NO2、CN、CF3，SO3 -、CnF2n+1、C1-C12直链或支链的烷基、C6-C12芳基、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、C6H5CpH2p-、CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-、CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1 -、以及CH2＝CHCpH2pC6H4 -，
式中n是1-48的整数(优选1-12)，P也是1-48的整数(优选1-12)。
其中词语“电子活化”用作“电子转移”的同义词。
其中词语“聚合物链或网络的一部分”是指某个特别的基团，如R基团时使用的，意指该R基团是一聚合物基体、链或树脂的一部分或该基团与一聚合物基体、链或树脂是相连接的。
此中术语“芳基”用于指一个环的或多环的芳香环。优选的芳基团是苯基或萘基。
此中术语”杂芳基”用于指一个芳族环的或稠合多环的环系统，其含有至少一个选自N、O、和S的杂原子。优选的杂芳基是呋喃基、噻嗯基、吡啶基、喹啉满基、异喹啉满基、吲哚基、异吲哚基、三唑基、吡咯基、四唑基、咪唑基、吡唑基、噁唑基、噻唑基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、咔唑基、苯并噁唑基、嘧啶基、苯并咪唑基、喹喔啉基、苯并噻唑基、萘啶基、异噁唑基、异噻唑基、嘌呤基、喹唑啉基等。
术语“杂环基”包括非芳香族的环或环系统，其包含至少一个含有至少一个杂原子(如N、O、或S)的环。优选此术语包括所有完全饱和的和部分不饱和的上述杂芳基的衍生物。杂环基的例子包括吡咯烷基、四氢呋喃基、吗啉基、硫代吗啉基、哌啶基、哌嗪基、噻唑烷基、异噻唑烷基和咪唑烷基。
本发明的组合物适合于作为电子可活化的各种氧化还原对的前体。这些组合物当电子活化时便适合于起到氧化还原对的作用。或者，当电子活化时，这些组合物可至少部分地转化成氧化还原对。优选电子活化通过排出一个电子到组合物中的一个化合物的方式进行。本发明的组合物作为氧化还原对的前体是有效的，即能被电子活化以转化成氧化还原对。
优选本发明的组合物包含通式(I)的化合物和通式(II)的化合物；通式(III)的化合物和通式(IV)的化合物；通式(V)的化合物和通式(VI)的化合物；或通式(VII)的化合物和通式((VIII)的化合物。
本发明的组合物中，按克分子比计，第一化合物的含量为约0.1％-约99.9％，第二化合物的含量为约99.9％-约0.1％。按克分子比计，优选第一化合物在组合物中的含量为约10.0％至约90.0％，优选第二化合物在组合物中的含量为约90.0％至约10.0％。
这些组合物于25℃、第一和第二化合物的浓度各为约1mM时，受电子活化可具有至少10-7S/cm的导电率(优选至少10-6S/cm，更优选至少10-4S/cm)。或者，于25℃、第一和第二化合物的浓度各为约1mM时，其电导率可为约10-7S/cm-约1S/cm。
未活化的组合物(没有任何电子活化)于25℃，并第一和第二化合物的浓度各为约1mM-100mM时，有至少10-12S/cm的导电率(优选至少10-7S/cm，更优选至少10-6S/cm)。或者，于25℃，并第一和第二化合物的浓度各为约1mM时，其电导率可为约10-12S/cm-约10-6S/cm。
本发明的组合物于室温下可以呈固态和/或液态。这些组合物可用作氧化还原对的前体或用作抗静电剂。它们也可用于制备相应的氧化还原对或在氧化还原对的生产中使用，其中为得到氧化还原对，这些组合物是电子活化的。此外，它们还能用于制造具有抗静电性能的物品。这些物品可以是纸、织物、聚合物、布、墨水、蜡制品、清洁剂组合物、软化剂组合物、以石油为主的组合物、包括挥发性或可燃拼料的组合物、模制品、定型物品、各种含有聚合物的物品、电子设备(如计算机、TV、DVD、CD机等)的部件。
本发明的组合物也能用作支持质子传导膜中离子传导的非水的质子供体-受体。它们还能用作质子供体-受体来支持质子传导膜中的离子传导，或作为在非极性介质中的有效的抗静电剂。非极性介质可以是石油或其衍生物、聚合物(如聚氨酯类、聚氯乙烯类、聚苯乙烯类、聚酯类、聚乙烯类、聚丙二醇酯类或聚对苯二甲酸乙二醇酯类)、织物、或墨水。非极性介质还可以是一种非极性溶剂，如烃类，特别是烷烃类，优选C5-C15烷烃类。
在本发明的包含通式为(I)的化合物的组合物、试剂盒和氧化还原-可转换系统中，优选R1、R2和R3中的不多于一个代表氢原子。当它们包含通式为(II)的化合物时，优选R1、R2和R3中的不多于一个代表氢原子。当它们包含通式为(III)的化合物时，优选R4、R5和R6中的不多于一个代表氢原子。当它们包含通式为(IV)的化合物时，优选R4、R5和R6中的不多于一个代表氢原子。当它们包含通式为(V)的化合物时，优选R4、R5和R6表中的不多于一个代表氢原子。当它们包含通式为(VI)的化合物时，优选R4、R5和R6中的不多于一个代表氢原子。当它们包含通式为(VII)的化合物时，优选R9和R10中的不多于一个代表氢原子。当它们包含通式为(VIII)的化合物时，优选R9和R10中的不多于一个代表氢原子。
在图式1的氧化还原对中，优选R1，R2和R3(与同一个N原子连接)中的不多于一个代表氢原子。在图式2的氧化还原对中，优选R4，R5和R6(与同一个P原子连接)中的不多于一个代表氢原子。在图式3的氧化还原对中，优选R4，R5和R6(与同一个P原子连接)中的不多于一个代表氢原子。在图式4的氧化还原对中，优选R9和R10(与同一个S原子连接)中的不多于一个代表氢原子。
本发明中的氧化还原对可用于太阳电池、燃料电池、蓄电池、传感器或显示器。还能在非极性介质中用作导电体。
本发明中的氧化还原-可转换系统可用于太阳电池、燃料电池、蓄电池、传感器或显示器。它们还能用作质子供体-受体以支持质子传导膜中的离子传导，或用作抗静电剂。这些抗静电剂最好在非极性介质中使用。此中的介质优选石油或其衍生产物、聚合物(如聚氨酯类、聚氯乙烯类、聚苯乙烯类、聚酯类、聚乙烯类、聚丙二醇酯类或聚对苯二甲酸乙二醇酯类)、织物、或墨水。非极性介质可以是一种非极性溶剂，如烃类，优选烷烃类，更优选C5-C15烷烃类。
本发明的氧化还原对和氧化还原-可转换系统的ΔEp(100mV/s)可低于1000mV，优选低于500mV(100mV/s)，更优选低于300mV(100mV/s)，甚至更优选低于200mV(100mV/s)，进一步更优选低于150mV(100mV/s)。此外ΔEp可以是约100mV-约500mV(100mV/s)或约150mV-约250mV(100mV/s)。
本发明的化合物、组合物、氧化还原对和氧化还原-可转换系统可溶解在选自下列的溶剂中，该溶剂包括CH3CN、CH2CL2、乙醇、异丙醇、二甲基亚砜、酰胺类(如DMF)、己烷、庚烷、直链碳酸酯(如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯)、环酯类(如碳酸次乙酯、碳酸丙二醇酯)、脲(四甲基脲)、离子型液体，如二烃基咪唑鎓(dialkyimidazolium)、三烃基锍、季胺(如C1-C20四烃基铵)和季鏻(如C1-C20四烃基鏻或C6-C12四芳基鏻)与稳定的阴离子缔合的盐，这些阴离子包括如(FSO2)2N-、(CF3SO2)2N-、(C2F5SO2)2N-、(CF3SO2)3C-、CF3SO3 -、CF3COO-、AsF6 -、CH3COO-、(CN)2N-、NO3 -、2.3HF、Cl-、Br-、I-、PF6 -、BF4 -、ClO4 -及这些溶剂的混合物。优选本发明的化合物，组合物，氧化还原对和氧化还原-可转换系统溶于选自下列的溶剂中，该组溶剂包括CH3CN、酰胺类(如DMF)、直链碳酸盐(如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯)、环酯类(如碳酸次乙酯、碳酸丙二醇酯)、离子型液体，如二烃基咪唑鎓(dialkyimidazolium)、三烃基锍、季胺(如C1-C20四烃基铵)盐和季鏻(如C1-C20四烃基鏻或C6-C12四芳基鏻)与稳定的阴离子缔合的盐，这些阴离子包括如(FSO2)2N-、(CF3SO2)2N-、(C2F5SO2)2N-、(CF3SO2)3C-、CF3SO3 -、CF3COO-、AsF6 -、CH3COO-、(CN)2N-、NO3 -、2.3HF、Cl-、Br-、I-、PF6 -、BF4 -、ClO4 -及这些溶剂的混合物。本发明的化合物、组合物、氧化还原对和氧化还原-可转换系统于室温下，优选25℃，可呈固态或呈粉末状。它们在室温下，优选25℃，也可以是呈液态的。
本发明的氧化还原对和氧化还原-可转换系统可进一步包含支持电解质(如TBAP(四丁基高氯酸铵)，K+TFSI-，K+FSI-，带有PF6 -、BF4 -、或ClO4 -的四烃基铵，或带有PF6 -、BF4 -、或ClO4 -的咪唑)。
本发明的组合物，当溶解于如前所述的溶剂时，优选呈溶液状，更优选是一种均相的溶液。
在本发明的化合物，组合物，氧化还原对和氧化还原-可转换系统中，优选X-是(CF3SO2)2N-、(FSO2)2N-、(CF3SO2)3C-、CF3SO3 -、(CN)2N-、PF6 -、BF4 -或ClO4 -。更优选X-是(CF3SO2)2N-。(CF3SO2)2N-也称TFSI或双(三氟代甲烷亚磺酰亚胺)离子。
优选组合物和氧化还原-可转换系统为无色的和/或半透明的溶液。在可见光谱区即400mm-700nm有约0.01至0.05的吸收值(优选约0.02-约0.10)。在这样的光谱区，本发明的组合物可有低于1.0的吸收值，优选低于0.75的吸收值，更优选低于0.50，甚至更优选低于0.25，进一步优选低于0.1的吸收值。低于0.05的吸收值是特别优选的，低于0.03的吸收值则更特别优选。
依照本发明优选的实施方案，本发明的组合物和试剂盒可包含通式(Ia)的化合物和通式(IIa)的化合物：
其中R11是C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12环烷基、C6H5-、CnH2n+1、C6H5CpH2p-，CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-、CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHCH2-、CH2＝CHCH2CH2-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1-、CH2＝CHCpH2pC6H4-、
或
以及X-如前所定义，
式中n是1-48的整数(优选1-12)，P也是1-48的整数(优选1-12)。R11优选CH3。
依照本发明另一个优选的实施方案，本发明的组合物和试剂盒可包含通式(Ib)的化合物和通式(IIb)的化合物：
其中R11和X-如此前就(Ia)和(IIa)所定义。
依照本发明另一个优选的实施方案，本发明的组合物和试剂盒可包含通式(Ic)的化合物和通式(IIc)的化合物：
其中X-如前所定义。
依照本发明另一个优选的实施方案，本发明的组合物和试剂盒可包含通式(IIIa)的化合物和通式(IVa)的化合物：
其中R12是苯基、萘基、吡啶基、呋喃基、或苯硫基，R12可未取代或被1-3个取代基所取代。此取代基选自F、Cl，、Br、I，、OH、C1-C6烷氧基、C1-C6羟烷基、NO2、CN、(CH3)2N-、(C2H5)2N-、(C3H7)2N-、(C4H9)2N-、(i-Pr)2N-、C1-C12直链或支链的烷基、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、和Me3P＝N-；以及X-如前所定义，
式中n是1-48的整数(优选1-12)。
依照本发明另一个优选的实施方案，本发明的组合物和试剂盒可包含通式(IIIb)的化合物和通式(IVb)的化合物：
其中X-如前所定义。
依照本发明另一个优选的实施方案，本发明的组合物和试剂盒可包含一个通式(Va)的化合物和一个通式(VIa)的化合物：
其中
R12是苯基、萘基、吡啶基、呋喃基、或苯硫基，R12可未被取代或被1-3个取代基所取代。此取代基选自F、Cl、Br、I、OH、C1-C6烷氧基、C1-C6羟烷基、NO2、CN、C1-C12直链或支链的烷基、OC6H5和OCH2-C6H5；
R13和R14相同或不同，选自氢原子、H、CN、NO2、(CH3)2N-、(C2H5)2N-、(C3H7)2N-、(C4H9)2N-、(i-Pr)2N-、C1-C12直链或支链的烷基、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、-SO2H、-SO2CF3、-NSO2CF3、-SO2CH3、和-NSO2CH3；X-如前所定义；
其中n是1-48的整数(优选1-12)。
依照本发明另一个优选的实施方案，本发明的组合物和试剂盒可包含通式(Vb)的化合物和通式(VIb)的化合物：
其中X-如前所定义，
依照本发明另一个优选的实施方案，本发明的组合物和试剂盒可包含通式(VIIa)的化合物和通式(VIIIa)的化合物：
其中R12是苯基、萘基、吡啶基、呋喃基、或苯硫基，R12可未被取代或被1-3个取代基所取代。此取代基选自F、Cl、Br、I、OH、C1-C12直链或支链的烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6羟烷基、NO2、CN、OC6H5、OCH2-C6H5、CF3和C2F5；以及X-如前所定义。
依照本发明另一个优选的实施方案，本发明的组合物和试剂盒可包含通式(VIIb)的化合物和通式(VIIIb)的化合物：
其中X-如前所定义。
本领域的技术人员能无疑地识别，在本发明的组合物和试剂盒的按此前所述的通式中，碱性的组成部分(或碱)是在左侧，质子化的组成部分(或共軛的酸)是在右侧。
依照本发明另一个优选的实施例，氧化还原对可用图式(5)阐释：
其中R11是C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12环烷基、C6H5-、CnH2n+1、C6H5CpH2p-，CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-，CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHCH2-、CH2＝CHCH2CH2-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1-、CH2＝CHCpH2pC6H4-、
或
以及X-如前所定义，
式中n是1-48的整数(优选1-12)，P也是1-48的整数(优选1-12)。R11优选CH3。
依照本发明另一个优选的实施方案，氧化还原对可用图式(6)阐释：
其中R11和X-如此前在图式(5)中所述。R11优选CH3。
依照本发明另一个优选的实施例，氧化还原对可用图式(7)阐释：
其中R12是苯基、萘基、吡啶基、呋喃基、或苯硫基，R12可未取代或被取代。此取代基选自F、Cl、Br、I、OH、C1-C6烷氧基、C1-C羟烷基、NO2、CN、(CH3)2N-、(C2H5)2N-、(C3H7)2N-、(C4H9)2N-、(i-Pr)2N-、C1-C12直链或支链的烷基、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、和Me3P＝N-；X-如前所定义，
式中n是1-48的整数(优选1-12)。R12优选苯基。
依照本发明另一个优选的实施方案，氧化还原对可用图式(8)阐释：
其中
R12是苯基、萘基、吡啶基、呋喃基、或苯硫基，R12可未被取代或被1-3个取代基所取代。此取代基选自F、Cl、Br、I、OH、C1-C6烷氧基、C1-C6羟烷基、NO2、CN、C1-C12直链或支链的烷基、OC6H5和OCH2-C6H5；
R13和R14相同或不同，选自氢原子、H、CN、NO2、(CH3)2N-、(C2H5)2N-、(C3H7)2N-、(C4H9)2N-、(i-Pr)2N-、C1-C12直链或支链的烷基、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、-SO2H、-SO2CF3、-N SO2CF3、-SO2CH3、和-NSO2CH3；以及X-如前所定义；
式中n是1-48的整数(优选1-12)。优选R12是苯基，优选R13是CN，优选R14是H。
依照本发明另一个优选的实施方案，氧化还原对可用图式(9)阐释：
其中R12是苯基、萘基、吡啶基、呋喃基、或苯硫基，R12可未被取代或被1-3个取代基所取代。此取代基选自F、Cl、Br、I、OH、C1-C12直链或支链的烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6羟烷基、NO2、CN、OC6H5、OCH2-C6H5、CF3或C2F5；以及X-如前所述。优选的R12是苯基。
本领域的技术人员能无疑地识别，在本发明的氧化还原对中，正如此前在任何一个图式中所示，还原的组成部分在箭头的左侧，氧化的组成部分在箭头的右侧。本领域的技术人员也知道，每一个图式都代表一族包含有几种可能的氧化还原对。
依照本发明另一个优选的实施方案，氧化还原可转换系统可用图式(14)阐释：
其中R11是C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12环烷基、C6H5-、CnH2n+1、C6H5CpH2p--，CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-，CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHCH2-、CH2＝CHCH2CH2-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1-、CH2＝CHCpH2pC6H4-、
或
以及X-如前所定义，
式中n是1-48的整数(优选1-12)，P也是1-48的整数(优选1-12)。R11优选CH3。
依照本发明另一个优选的实施方案，氧化还原-可转换系统可用图式(15)阐释：
其中R11和X-如此前在图式(14)中所述。R11优选CH3。
依照本发明另一个优选的实施方案，氧化还原-可转换系统可用图式(16)阐释：
其中R12是苯基、萘基、吡啶基、呋喃基、或苯硫基，R12可未被取代或被1-3个取代基所取代。此取代基选自F、Cl、Br、I、OH、C1-C6烷氧基、C1-C6羟烷基、NO2、CN、(CH3)2N-、(C2H5)2N-、(C3H7)2N-、(C4H9)2N-、(i-Pr)2N-、C1-C12直链或支链的烷基、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-和Me3P＝N-；X-如前所定义，
式中n是1-48的整数(优选1-12)。R12优选苯基。
依照本发明另一个优选的实施方案，氧化还原可转换系统可用图式(17)阐释：
其中
R12是苯基、萘基、吡啶基、呋喃基、或苯硫基，R12可未被取代或被1-3个取代基所取代。此取代基选自F、Cl、Br、I、OH、C1-C6烷氧基、C1-C6羟烷基、NO2、CN、C1-C12直链或支链的烷基、OC6H5和OCH2-C6H5；
R13和R14相同或不同，选自氢原子、H、CN、NO2、(CH3)2N-、(C2H5)2N-、(C3H7)2N-、(C4H9)2N-、(i-Pr)2N-、C1-C12直链或支链的烷基、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、-SO2H、-SO2CF3、-NSO2CF3、-SO2CH3和-NSO2CH3；以及X-如前所述；
式中n是1-48的整数(优选1-12)。优选R12是苯基，优选R13是CN，优选R14是H。
依照本发明另一个优选的实施方案，氧化还原可转换系统可用图式(18)阐释：
其中R12是苯基、萘基、吡啶基、呋喃基、或苯硫基，R12可未被取代或被取代基所取代。此取代基选自F、Cl、Br、I、OH、C1-C12直链或支链的烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6羟烷基、NO2、CN、OC6H5、OCH2-C6H5、CF3或C2F5，以及X-如前所述。优选R12是苯基。
本领域的技术人员能无疑地识别，本发明的氧化还原-可转换系统可包括本发明的组合物和氧化还原对。本领域的技术人员也能无疑地识别，在本发明的氧化还原可转换系统中，正如此前在任何一个图式中所示，括弧“[]”中表示的化合物是本发明的在此前已阐释的氧化还原对，不在括弧中的化合物代表那些按照本发明所述的组合物中的化合物。
组合物和氧化还原-可转换系统可进一步包含聚合物(如聚氨酯类、聚氯乙烯类、聚苯乙烯类、聚酯类、聚乙烯类、聚丙二醇酯类或聚对苯二甲酸乙二醇酯类)、溶剂(如那些在本发明中此前已叙述的)、熔融盐、离子型液体、凝胶或它们的的组合物。
依照本发明的另一个方面，提供了一种光电池，它包含阳极、阴极和本发明所定义的氧化还原对。
依照本发明的另一个方面，提供了一种光电池，它包含阳极、阴极和本发明所定义的氧化还原可转换系统。
依照本发明的另一个方面，提供了一种光电池，它包含阳极、阴极、本发明所定义的氧化还原对，以及溶剂(如前已述及的那些)、聚合物(如聚氧化乙烯、聚磷腈等)、熔融盐、离子型液体、凝胶或它们的任何组合物。
依照本发明的另一个方面，提供了一种抗静电剂，它包含任何一种本发明所定义的组合物。优选将这种抗静电剂包含在一种基质内，该基质可以是聚合物(如聚氨酯类、聚氯乙烯类、聚苯乙烯类、聚酯类、聚乙烯类、聚丙二醇酯类或聚对苯二甲酸乙二醇酯类)、溶剂(如那些在本发明中此前已叙述的)、纸、织物、布、墨水、蜡制品、清洁剂组合物、软化剂或软化剂组合物、以石油为主的组合物、包括挥发性的或可燃拼料的组合物、模制品、定型物品、含有聚合物的物品、电子设备(如计算机、TV、DVD、CD机等)的部件。
依照本发明的另一个方面，提供了一种抗静电剂，这些静电剂包含第一化合物和第二化合物。第一化合物选自通式为(I)，(III)，(V)和(VII)的化合物，第二化合物选自通式为(II)，(IV)，(VI)和(VIII)的化合物，此中的各化合物定义如前。抗静电剂最好包含在一种基质内。该基质可以是一种聚合物(如聚氨酯类、聚氯乙烯类、聚苯乙烯类、聚酯类、聚乙烯类、聚丙二醇酯类或聚对苯二甲酸乙二醇酯类)、溶剂(如那些在本发明中此前已叙述的)、织物、布、墨水、蜡制品、清洁剂组合物、软化剂或软化剂组合物、以石油为主的组合物、包括挥发性的或可燃拼料的组合物、模制品、定型物品、含有聚合物的物品、电子设备(如计算机、TV、DVD、CD机等)的部件。
本领域的技术人员懂得，有可能时，所有优选的述及有关本发明的组合物的实施方案也适用于本发明的抗静电剂。
附图说明
下面，通过对附图中实施例的说明来对优选实施方案进行描述，由此更容易看清本发明更多的特征和优点。
图1表示，根据本发明的优选实施方案，含有600mM EMI-I和20mM I2的1，3-乙基甲基咪唑鎓盐-双(三氟代甲烷亚磺酰亚胺)(EMI-TFSI)溶液，与含有100mM 1-甲基咪唑(MI)和100mM 1-甲基咪唑鎓盐-TFSI(MI+HTFSI-)的EMI-TFSI溶液的UV-可见吸收光谱的比较。
图2表示，根据本发明的优选实施方案，铂电极在含有60mM三苯基膦(Ph3P)、20mM三苯基鏻-TFSI(Ph3P+H TFSI-)和20mM四丁基高氯酸銨(TBAP)的乙腈溶液中的循环伏安图。
图3表示，根据本发明的优选实施方案，铂电极在含有28mM MI和28mMMI+HTFSI-的EMI-TFSI溶液中的另一循环伏安图。
图4表示，根据本发明的优选实施方案，玻璃化碳黑电极在含有40mM三苯基亚膦乙腈(Ph3P＝CHCN)、40mM三苯基鏻乙腈-TFSI(Ph3P+-CH2CN TFSI-)和40mM TBAP的乙腈溶液中的又一循环伏安图。
图5表示，根据本发明的优选实施方案，玻璃化碳黑电极在含有50mM苯硫醚(Ph2S)、50mM二苯基锍-TFSI(Ph2S+H TFSI-)和50mM TBAP的乙腈溶液中的再另一循环伏安图。
具体实施方式
以下非限定的实施例对本发明作进一步说明。
Ph3P/Ph3P+H(TFSl-)，MI/MI+H(TFSl-)，Ph3P＝CHCN/Ph3P+-CH2CN(TFSl-)和Ph2S/Ph2S+H(TFSl-)组合物(或电子可活化的氧化还原对的前体)按以下常规方法制备。这些组合物用以下术语表示：碱性组成部分/质子化组成部分。
通用的步骤
所有上述的组合物的制备都采用相同的通用步骤。将0.1摩尔的碱性组成部分(Ph3P、MI、Ph3P＝CHCN或Ph2S)装入带有磁力搅拌器的二颈烧瓶中，然后缓慢加入盐酸(0.1N)，直至产物全部溶解。然后，将30ml 1当量的KTFSI蒸馏水溶液加入反应混合物中。白色的沉淀出现后，用过滤法将与前面所述的每种碱性组成部分相应的目的盐，即相应的质子化的组成部分，分离出来，然后在真空下干燥。
质子化的组成部分Ph3P+H(TFSl-)，MI+H(TFSl-)，Ph3P+-CH2CN(TFSl-)和Ph2S+H(TFSl-)已用13C，1H和31P-核磁共振(NMR)确认。
然后，对于特定的组合物，将碱性的组成部分和质子化的组成部分混合在一起，并溶于溶剂中以得到前面所述的组合物。在某些测试(循环伏安图)中，这些组合物是电子活化的，以便转换为相应的氧化还原对和氧化还原-可转换系统。或者，本发明的组合物可用下述方法备：在碱性组成部分中，加入少于与碱性组成部分等克分子量的酸(HTFSI)，以便直接得到所需要的组合物。
图1表示含有600mM EMI-I和20mM I2(用于染料敏化的太阳能电池的代表性氧化还原电解质)的EMI-TFSI溶液，以及含有100mM M1和100mM MI+H(TFSl-)，的EMI-TFSI溶液(按照通用步骤制备)的UV-可见光吸收光谱。
表1是对上述吸收光谱的分析结果。该结果给出了该两种溶液从300nm(接近UV)至700nm的吸光度，与用UV-可见光分光光度计测得的相同，扫描速度为150nm/s，
表1
| 波长(nm) | 吸光度 | |
| I-/I2 | MI/MI+H | |
| 300 | 2.817 | 0.810 |
| 350 | 2.361 | 0.243 |
| 400 | 2.895 | 0.102 |
| 450 | 2.921 | 0.045 |
| 500 | 2.829 | 0.033 |
| 550 | 1.667 | 0.026 |
| 600 | 0.640 | 0.022 |
| 650 | 0.127 | 0.020 |
| 700 | 0.023 | 0.017 |
如由图1和表1所见，在光谱的可见光区I-/I2组合物有强的吸收，尤其是在400-600nm，而MI/MI+H组合物在此波长范围没有显示出任何明显的吸收。因此，这就清楚地证明了MI/MI+H组合物能明显地避免能量转换效率的降低。
图2代表铂电极的循环伏安图，该电极的表面积为0.020cm2，并用银导线和铂电极(0.5cm2)分别作为参考电极和反电极。按本发明的优选实施方案，将这些电极浸入含有60mM Ph3P、20mM Ph3P+HTFSl-(按通用的步骤制备)和20mM TBAP的乙腈溶液中。扫描速度为100mV/s。如从图2所见，对Ph3P/Ph3P+H组合物产生的氧化还原对进行了检测，以确定其用于铂电极时的电化学性能。该分析结果表明，由Ph3P/Ph3P+H组合物得到的氧化还原对对于上述这种电极来说，具有非常好的电化学性能。尤其是阳极(Epa)与阴极(Epc)之间的峰电势之差ΔEp为0.48V。氧化还原势约为+0.13V。
图3代表铂电极的循环伏安图，该电极的表面积为0.020cm2，并用银导线和铂电极(0.5cm2)分别作为参考电极和反电极。按本发明的优选实施方案，将这些电极浸入含有28mM MI，28mM MI+HTFSl-的EMI-TFSI溶液中。扫描速度为100mV/s。
如从图3所见，对由MI/MI+H组合物所得的氧化还原对进行了检测，以确定其用于铂电极时的电化学性能。该分析结果表明，由MI/MI+H组合物得到的氧化还原对对于上述这种电极来说，具有优异的电化学性能。尤其是其ΔEp值仅为0.12V。氧化还原势约为+0.30V。
图4代表玻璃化碳黑电极的循环伏安图，该电极的表面积为0.071cm2，并用银导线和铂电极(0.5cm2)分别作为参考电极和反电极。按本发明的优选实施方案，将这些电极浸入含有40mM Ph3P＝CHCN，40mM Ph3P+-CH2CN TFSl-(按通用的步骤制备)和40mM TBAP的乙腈溶液中。扫描速度为100mV/s。
如从图4所见，对由Ph3P＝CHCN/Ph3P+-CH2CN组合物所得的氧化还原对进行了检测，以确定其用于铂电极时的电化学性能。该分析结果表明，该氧化还原对对于上述这种电极来说，具有优异的电化学性能。尤其是其ΔEp值仅为0.19V，氧化还原势约为+0.68V。
图5代表玻璃化碳黑电极的循环伏安图，该电极的表面积为0.071cm2，并用银导线和铂电极(0.5cm2)分别作为参考电极和反电极。按本发明的优选实施方案，将这些电极浸入含有50mM Ph2S，50mM Ph2S+HTFSl-(按通用的步骤制备)和50mM TBAP的乙腈溶液中。扫描速度为100mV/s。
如从图5所见，对由Ph2S/Ph2S+H组合物所得的氧化还原对进行了检测，以确定其用于铂电极时的电化学性质。该分析结果表明，该氧化还原对对于上述这种电极来说，具有优良的电化学性能。尤其是其ΔEp值仅为0.15V。此外，其氧化还原势是高电负性的，该值为罕见的-0.86V。
表2为含有不同浓度三辛基膦(碱性组成部分)和三辛基鏻-TFSI(按通用步骤制备的质子化组成部分)的己烷溶液在25C下的离子电导率。在这些情况下，溶液中两种组成部分的浓度相同。测定采用电导池和电化学阻抗分光镜进行。
表2
| 浓度(mM) | 500 | 250 | 61.3 | 30.0 | 15.0 | 7.50 | 3.75 |
| 离子电导率(μS/cm) | 92.4 | 66.4 | 20.3 | 6.64 | 2.26 | 0.20 | 0.01 |
如表2所见，对三辛基膦/三辛基鏻组合物进行了检测，测定其在非极性溶剂(己烷)中与浓度相关的离子电导率值，以评价其抗静电的性能。该分析结果表明，这种前述两种化合物的组合物用作优良的抗静电剂，甚至在浓度低于4mM的情况下都有很高的离子电导率值。值得注意，在上述这种非极性溶剂中，电导率值大于10-3μS/cm的化合物被看作是非常重要的抗静电剂。此外，在用作抗静电剂时，可以将一种以上的组合物混合在一起。或者，可将特定组合物的质子化组成部分与另一种组合物的碱性组成部分结合起来使用，以得到不同的组合物(或交叉组合物)，例如，MI/Ph3P+H(TFSl-)、Ph3P/MI+H(TFSl-)、Ph3P＝CHCN/Ph3P+H(TFSl-)、Ph3P/Ph2S+H(TFSl-)、MI/Ph2S+H(TFSl-)等。
对于本发明，虽然已经结合了其具体的实施方案进行了描述，但应该理解，该发明是可以作进一步修改的，而且，本专利申请意欲覆盖本发明的任何变更体、用途或改编本，一般来说，这些变更体、用途或改编本遵循本发明的原则，又包含偏离本发明所公开的内容，例如在本发明所属技术领域内公知的或常规的操作规程和可以适用于上文所述的基本特征的内容，以及下面所附的权利要求范围内的内容。
Claims (119)
1、一种包含第一化合物和第二化合物的组合物，该组合物是电子可活化的氧化还原对的前体，其中第一化合物选自通式为(I)、(III)、(V)和(VII)的化合物，第二化合物选自通式为(II)、(IV)、(VI)和(VIII)的化合物：
其中
R1、R2和R3相同或不同，并选自氢原子、C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12的环烷基、C1-C12的杂环基、C2-C8的链烯基、C2-C8的炔基、C6-C12的芳基、C6-C20的芳烷基、C6-C20烷芳基、C1-C12的杂芳基，以及聚合物链或网的一部分，或
R1和R2连接在一起形成5-14员的杂环基，其中的R3为缺失、氢原子、或是N和R1之间或N和R2之间的键；或者形成5-14员的杂芳基，其中的R3为缺失、氢原子、N和R1之间或N和R2之间的键，或是聚合物链或网络一部分；
R4、R5和R6相同或不同，并选自氢原子、C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12的环烷基、C1-C12的杂环基、C2-C8的链烯基、C2-C8的炔基、C6-C12的芳基、C6-C20的芳烷基、C6-C20烷芳基、C1-C12的杂芳基，(CH3)2N-、(C2H5)2N-、(C3H7)2N-、(C4H9)2N-、(i-Pr)2N-、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、以及聚合物链或网络的一部分，或
R4和R5连接在一起形成5-14员的杂环基，其中的R6为缺失、氢原子、或是P和R4之间或P和R5之间的键；或者形成5-14员的杂芳环，其中的R6为缺失、氢原子、P和R4之间或P和R5之间的键，或是聚合物链或网络的一部分；
R7和R8相同或不同，并选自H、CF3、CnF2n+1、-SO2H、-SO2CF3、-NSO2CF3-、-SO2CH3、-NSO2CH3、C1-C12直链或支链的烷基、C6-C12芳基、CnH2n+1、CN，NO2、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、C6H5CpH2p-、CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-、CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1-、CH2＝CHCpH2pC6H4-、
以及聚合物链或网络的一部分；
R9和R10相同或不同，并选自氢原子、C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12的环烷基、C1-C12的杂环基、C2-C8的链烯基、C2-C8的炔基、C6-C12的芳基、C6-C20的芳烷基、C6-C20烷芳基、C1-C12的杂芳基，以及聚合物链或网的一部分，或R9和R10连接在一起形成5-7员的杂环基或杂芳基；以及
X-是(FSO2)2N-、(CF3SO2)2N-、(C2F5SO2)2N-、(CF3SO2)3C-、CF3SO3 -、CF3COO-、AsF6 -、CH3COO-、(CN)2N-，NO3 -、2.3HF、Cl-、Br-、I-、PF6 -、BF4 -，ClO4 -、糖精(邻磺酰苯酰亚胺)、(C8H16SO2)2N-、或C3H3N2 -；
Z是C、N或As；
上述的烷基，环烷基，杂环基，链烯基，炔基，芳基，芳烷基，烷芳基，以及杂芳基未被取代或被下列的取代基所取代：F、Cl、Br、I、OH、C1-C6烷氧基、C1-C6羟烷基、NO2、CN、CF3，SO3 -、CnF2n+1、C1-C12直链或支链的烷基、C6-C12芳基、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、C6H5CpH2p-、CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-、CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1 -、以及CH2＝CHCpH2pC6H4 -；
n为1-48的整数，p为1-48的整数。
2、权利要求1所述的组合物，其中所说的组合物是氧化还原对的电子可活化的前体。
3、权利要求1所述的组合物，其中所说的组合物基于电子活化，适合于用作氧化还原对。
4、权利要求1所述的组合物，其中所说的组合物基于电子活化，至少部分转化为氧化还原对。
5.权利要求3或4所述的组合物，其中所说的电子活化是通过排出至一个电子到所说的组合物而实现的。
6.权利要求1所述的组合物，其中所说的组合物是氧化还原对的有效前体，所说的前体是电子可活化的，以便转换为所说的氧化还原对。
7.权利要求1-6之任何一项所述的组合物，其中所说的组合物包括通式为(I)的化合物和通式为(II)的化合物；通式为(III)的化合物和通式为(IV)的化合物；通式为(V)的化合物和通式为(VI)的化合物；或通式为(VII)的化合物和通式为(VIII)的化合物。
8、权利要求1-7之任何一项所述的组合物，其中所说的组合物包括通式为(Ia)的化合物和通式为(IIa)的化合物：
其中R11是C1-C12的直链或支链的烷基、C3-C12的环烷基、C6H5-、CnH2n+1、C6H5CpH2p-、 CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-，CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHCH2-、CH2＝CHCH2CH2-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1-、CH2＝CHCpH2pC6H4-、
或
以及X-如前面所定义，式中n为1-48的整数，p为1-48的整数。
9、权利要求1-7之任何一项所述的组合物，其中所说的组合物包括通式为(Ib)的化合物和通式为(IIb)的化合物：
其中R11是C1-C12的直链或支链的烷基、C3-C12的环烷基、C6H5-、CnH2n+1、C6H5CpH2p-、CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-，CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHCH2-、CH2＝CHCH2CH2-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1-、CH2＝CHCpH2pC6H4-、
或
以及X-如前面所定义，式中n为1-48的整数，p为1-48的整数。
10、权利要求1-7之任何一项所述的组合物，其中所说的组合物包括通式为(Ic)的化合物和通式为(IIc)的化合物：
其中X-如前面所定义。
11、权利要求1-7之任何一项所述的组合物，其中所说的组合物包括通式为(IIIa)的化合物和通式为(IVa)的化合物：
其中R12为苯基、萘基、吡啶基、呋喃基、或苯硫基，R12未被取代或被下述基团所取代：F、Cl、Br、I、OH、C1-C6的烷氧基、C1-C6的羟烷基、NO2、CN、(CH3)2N-、(C2H5)2N-、(C3H7)2N-、(C4H9)2N-、(i-Pr)2N-、C1-C12直链或支链的烷基、CnH2n+1、Ph2P(O)-，Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、or Me3P＝N-；以及X-如前面所定义，
其中n为1-48的整数。
12、权利要求1-7之任何一项所述的组合物，其中所说的组合物包括通式为(IIIb)的化合物和通式为(IVb)的化合物：
其中X-如前面所定义。
13、权利要求1-7之任何一项所述的组合物，其中所说的组合物包括通式为(Va)的化合物和通式为(VIa)的化合物：
其中
R12为苯基、萘基、吡啶基、呋喃基、或苯硫基，R12未被取代或被下述基团所取代：F、Cl、Br、I、OH、C1-C6的烷氧基、C1-C6的羟烷基、NO2、CN、C1-C12的直链或支链的烷基、C1-C6的羟烷基、C1-C6的烷氧基、OC6H5，or OCH2-C6H5；
R13和R14相同或不同，并选自氢原子、H，、CN、NO2、(CH3)2N-、(C2H5)2N-、(C3H7)2N-、(C4H9)2N-、(i-Pr)2N-、C1-C12的直链或支链的烷基、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-，、Me2P(O)-、Me2P，、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、-SO2H、-SO2CF3、-NSO2CF3、-SO2CH3、and-NSO2CH3；以及X-如前面所定义；
式中n为1-48的整数。
14、权利要求1-7之任何一项所述的组合物，其中所说的组合物包括通式为(Vb)的化合物和通式为(VIb)的化合物：
其中X-如前面所定义。
15、权利要求1-7之任何一项所述的组合物，其中所说的组合物包括通式为(VIIa)的化合物和通式为(VIIIa)的化合物：
其中R12为苯基、萘基、吡啶基、呋喃基、或苯硫基，R12未被取代或被下述基团所取代：F、Cl、Br、I、OH、C1-C12的直链或支链的烷基、C1-C6的烷氧基、C1-C6y的羟烷基、NO2、CN、OC6H5、OCH2-C6H5、CF3、orC2F5；以及X-如前面所定义。
16、权利要求1-7之任何一项所述的组合物，其中所说的组合物包括通式为(VIIb)的化合物和通式为(VIIIb)的化合物：
其中X-如前面所定义。
17、权利要求1-16之任何一项所述的组合物，其中X-为(CF3SO2)2N-、(FSO2)2N-、(CF3SO2)3C-、CF3SO3 -、(CN)2N-、PF6 -、BF4 -or ClO4。
18、权利要求1-16之任何一项所述的组合物，其中X-为(CF3SO2)2N-。
19、权利要求1-18之任何一项所述的组合物，其中所说的组合物还包含选自下列的溶剂：CH3CN、CH2Cl2、EtOH、异丙醇、DMSO、酰胺(如DMF)、己烷、庚烷、直链碳酸酯(如二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、乙基甲基碳酸酯)、环状酯(碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯)、脲(四甲基脲)、 离子型的液体，如二烃基咪唑鎓(dialkylimidazolium)、三烃基锍、和季胺(如C1-C20的四烃基铵)以及季鏻(如C1-C20的四烷基鏻或C6-C12四芳基鏻)与稳定的阴离子如(FSO2)2N-、(CF3SO2)2N-、(C2F5SO2)2N-、(CF3SO2)3C-、CF3SO3 -、CF3COO-、AsF6 -、CH3COO-、(CN)2N-、NO3 -、2.3HF、Cl-、Br-、I-、PF6 -、BF4 -、ClO4 -，缔合的盐，以及它们的混合物。
20、权利要求19所述的组合物，其中所说的溶剂是CH3CN、酰胺(如DMF)、直链碳酸酯(如二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、乙基甲基碳酸酯)、环状酯(碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯)、离子型的液体，如二烃基咪唑鎓(dialkylimidazolium)、三烃基锍、和季胺(如C1-C20的四烃基铵)以及季鏻(如C1-C20的四烷基鏻或C6-C12四芳基鏻)与稳定的阴离子如(FSO2)2N-、(CF3SO2)2N-、(C2F5SO2)2N-、(CF3SO2)3C-、CF3SO3 -、CF3COO-、AsF6 -、CH3COO-、(CN)2N-、NO3 -、2.3HF、Cl-、Br-、I-、PF6 -、BF4 -、ClO4 -，缔合的盐，以及它们的混合物。
21、权利要求1-20之任何一项所述的组合物，按克分子比率计，其中所说的第一化合物占该组合物的约0.1-99.9％，其中所说的第二化合物占该组合物的约99.9-0.1％。
22、权利要求1-20之任何一项所述的组合物，按克分子比率计，其中所说的第一化合物占该组合物的约10.0-90.0％，其中所说的第二化合物占该组合物的约90.0-10.0％。
23、权利要求1-22之任何一项所述的组合物，其中所说的组合物为无色和/或透明的状态。
24、权利要求1-23之任何一项所述的组合物，其中所说的组合物在光谱的可见区的吸光率为约0.01-0.50。
25、权利要求1-23之任何一项所述的组合物，其中所说的组合物在光谱可见区的吸光率为约0.02-0.10。
26、权利要求1-25之任何一项所述的组合物，其中所说的组合物在25℃下，所说的第一化合物和第二化合物各自的浓度均为1mM时，其导电率约为10-12S/cm-10-6S/cm。
27、权利要求1-25之任何一项所述的组合物，其中所说的组合物在25℃下，所说的第一化合物和第二化合物各自的浓度均为1mM时，基于电子活化，其导电率至少为为10-7S/cm。
28、权利要求1-25之任何一项所述的组合物，其中所说的组合物在25℃下，所说的第一化合物和第二化合物各自的浓度均为1mM时，基于电子活化，其导电率至少为为10-4S/cm。
29、权利要求1-25之任何一项所述的组合物，其中所说的组合物在25℃下，所说的第一化合物和第二化合物各自的浓度均为1mM时，基于电子活化，其导电率约为10-7S/cm-1S/cm。
30、权利要求1-29之任何一项所述的组合物，还包括聚合物、熔融盐、离子型液体、凝胶或它们的组合物。
31、权利要求1-30之任何一项所述的组合物，其中所说的组合物在室温下为固态和/或液态。
32、权利要求1-31之任何一项所述的组合物用作氧化还原对前体的应用。
33、权利要求1-31之任何一项所述的组合物在制备氧化还原对中的应用。
34、权利要求1-31之任何一项所述的组合物在制造氧化还原对中的应用，其中所说的组合物被电子所活化，以便获得所说的氧化还原对。
35、权利要求1-31之任何一项所述的组合物用作抗静电剂的应用。
36、权利要求1-31之任何一项所述的组合物在制造具有抗静电性能的物品中的应用。
37、权利要求1-31之任何一项所述的组合物作为非水的质子供体-受体，以支持离子在质子传导膜中的传导的应用。
38、一种制备氧化还原对的试剂盒，该试剂盒包括权利要求1-31之任何一项所定义的组合物，以及说明如何将至少一部分所说的组合物转化为氧化还原对的说明书。
39、一种制备氧化还原对的试剂盒，该试剂盒包括：
-通式为(I)、(III)、(V)、或(VII)的化合物；
-说明如何将至少一部分所说的通式为(I)、(III)、(V)、或(VII)的化合物分别转化为通式为(II)、(IV)、(VI)、或(VIII)的共轭酸，以便得到包括下述化合物的组合物：通式为(I)的化合物和通式为(II)的化合物；通式为(III)的化合物和通式为(IV)的化合物；通式为(V)的化合物和通式为(VI)的化合物；通式为(ViI)的化合物和通式为(ViII)的化合物；以及
-说明如何将至少一部分所说的组合物转化为氧化还原对的说明书，其中所说的化合物用以下的通式表示：
其中
R1、R2和R3相同或不同，并选自氢原子、C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12的环烷基、C1-C12的杂环基、C2-C8的链烯基、C2-C8的炔基、C6-C12的芳基、C6-C20的芳烷基、C6-C20烷芳基、C1-C12的杂芳基，以及聚合物链或网络的一部分，或
R1和R2连接在一起形成5-14员的杂环基，其中的R3为缺失、氢原子、或是N和R1之间或N和R2之间的键；或者形成5-14员的杂芳基，其中的R3为缺失、氢原子、N和R1之间或N和R2之间的键，或是聚合物链或网络的一部分；
R4、R5和R6相同或不同，并选自氢原子、C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12的环烷基、C1-C12的杂环基、C2-C8的链烯基、C2-C8的炔基、C6-C12的芳基、C6-C20的芳烷基、C6-C20烷芳基、C1-C12的杂芳基，(CH3)2N-、(C2H5)2N-、(C3H7)2N-、(C4H9)2N-、(i-Pr)2N-、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、以及聚合物链或网络的一部分，或
R4和R5连接在一起形成5-14员的杂环基，其中的R6为缺失、氢原子、或是P和R4之间或P和R5之间的键；或者形成5-14员的杂芳环，其中的R6为缺失、氢原子、P和R4之间或P和R5之间的键，或是聚合物链或网络的一部分；
R7和R8相同或不同，并选自H、CF3、CnF2n+1、-SO2H、-SO2CF3、-NSO2CF3-、-SO2CH3、-NSO2CH3、C1-C12的直链或支链的烷基、C6-C12芳基、CnH2n+1、CN，NO2、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、C6H5CpH2p-、CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-、CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1-、CH2＝CHCpH2pC6H4-、
以及聚合物链或网络的一部分；
R9和R10相同或不同，并选自氢原子、C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12的环烷基、C1-C12的杂环基、C2-C8的链烯基、C2-C8的炔基、C6-C12的芳基、C6-C20的芳烷基、C6-C20烷芳基、C1-C12的杂芳基，以及聚合物链或网络的一部分，或
R9和R10连接在一起形成5-7员的杂环基或杂芳基；以及
X-是(FSO2)2N-、(CF3SO2)2N-、(C2F5SO2)2N-、(CF3SO2)3C-、CF3SO3 -、CF3COO-、AsF6 -、CH3COO-、(CN)2N-，NO3 -、2.3HF、Cl-、Br-、I-、PF6 -、BF4 -，ClO4 -、糖精(邻磺酰苯酰亚胺)、(C8H16SO2)2N-、或C3H3N2 -；
Z是C、N或As；
上述的烷基，环烷基，杂环基，链烯基，炔基，芳基，芳烷基，烷芳基，以及杂芳基未被取代或被1-3个选自下列的取代基所取代：F、Cl、Br、I、OH、C1-C6烷氧基、C1-C6羟烷基、NO2、CN、CF3，SO3 -、CnF2n+1、C1-C12直链或支链的烷基、C6-C12芳基、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、C6H5CpH2p-、CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-、CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1 -、以及CH2＝CHCpH2pC6H4 -；
式中n为1-48的整数，p为1-48的整数。
40、权利要求39所述的试剂盒，其中所说的试剂盒还包括通式为HX的化合物，式中的X如前面所定义。
41、一种试剂盒，它包括：
-选自通式为(I)、(III)、(V)、和(VII)的第一化合物，和选自通式为(II)、(IV)、(VI)、和(VIII)的第二化合物；以及
-说明如何由所说的化合物制备氧化还原对的说明书，
其中所说的化合物用以下通式表示：
式中
R1、R2和R3相同或不同，并选自氢原子、C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12的环烷基、C1-C12的杂环基、C2-C8的链烯基、C2-C8的炔基、C6-C12的芳基、C6-C20的芳烷基、C6-C20烷芳基、C1-C12的杂芳基，以及聚合物链或网络的一部分，或
R1和R2连接在一起形成5-14员的杂环基，其中的R3为缺失、氢原子、或是N和R1之间或N和R2之间的键；或者形成5-14员的杂芳基，其中的R3为缺失、氢原子、N和R1之间或N和R2之间的键，或是聚合物链或网络的一部分；
R4、R5和R6相同或不同，并选自氢原子、直链或支链的C1-C12烷基、C3-C12的环烷基、C1-C12的杂环基、C2-C8的链烯基、C2-C8的炔基、C6-C12的芳基、C6-C20的芳烷基、C6-C20烷芳基、C1-C12的杂芳基，(CH3)2N-、(C2H5)2N-、(C3H7)2N-、(C4H9)2N-、(i-Pr)2N-、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、以及聚合物链或网络的一部分，或
R4和R5连接在一起形成5-14员的杂环基，其中的R6为缺失、氢原子、或是P和R4之间或P和R5之间的键；或者形成5-14员的杂芳环，其中的R6为缺失、氢原子、P和R4之间或P和R5之间的键，或是聚合物链或网络的一部分；
R7和R8相同或不同，并选自H、CF3、CnF2n+1、-SO2H、-SO2CF3、-NSO2CF3-、-SO2CH3、-NSO2CH3、C1-C12的直链或支链的烷基、C6-C12芳基、CnH2n+1、CN，NO2、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、C6H5CpH2p-、CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-、CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1-、CH2＝CHCpH2pC6H4-、
以及聚合物链或网络的一部分；
R9和R10相同或不同，并选自氢原子、C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12的环烷基、C1-C12的杂环基、C2-C8的链烯基、C2-C8的炔基、C6-C12的芳基、C6-C20的芳烷基、C6-C20烷芳基、C1-C12的杂芳基，以及聚合物链或网络的一部分，或
R9和R10连接在一起形成5-7员的杂环基或杂芳基；以及
X-是(FSO2)2N-、(CF3SO2)2N-、(C2F5SO2)2N-、(CF3SO2)3C-、CF3SO3 -、CF3COO-、AsF6 -、CH3COO-、(CN)2N-，NO3 -、2.3HF、Cl-、Br-、I-、PF6 -、BF4 -，ClO4 -、糖精(邻磺酰苯酰亚胺)、(C8H16SO2)2N-、或C3H3N2 -；
Z是C、N或As；
上述的烷基，环烷基，杂环基，链烯基，炔基，芳基，芳烷基，烷芳基，以及杂芳基未被取代或被下列1-3个取代基所取代：F、Cl、Br、I、OH、C1-C6烷氧基、C1-C6羟烷基、NO2、CN、CF3，SO3 -、CnF2n+1、C1-C12直链或支链的烷基、C6-C12芳基、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、C6H5CpH2p-、CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-、CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1 -、以及CH2＝CHCpH2pC6H4 -，
式中n为1-48的整数，p为1-48的整数。
42、权利要求41所述的试剂盒，该试剂盒包括通式为(I)的化合物和通式为(II)的化合物；通式为(III)的化合物和通式为(IV)的化合物；通式为(V)的化合物和通式为(VI)的化合物；或通式为(VII)的化合物和通式为(VIII)的化合物。
43、权利要求39-42之任何一项所述的试剂盒，其中该试剂盒包括通式为(Ia)的化合物和通式为(IIa)的化合物：
其中R11是C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12的环烷基、C6H5-、CnH2n+1、C6H5CpH2p-、CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-，CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHCH2-、CH2＝CHCH2CH2-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1-、CH2＝CHCpH2pC6H4-、
或
以及X-如前面所定义，
式中n为1-48的整数，p为1-48的整数。
44、权利要求39-42之任何一项所述的试剂盒，其中该试剂盒包括通式为
(Ib)的化合物和通式为(IIb)的化合物：
其中X-如前面所定义。
45、权利要求39-42之任何一项所述的试剂盒，其中该试剂盒包括通式为(Ic)的化合物和通式为(IIc)的化合物：
其中X-如前面所定义。
46、权利要求39-42之任何一项所述的试剂盒，其中该试剂盒包括通式为(IIIa)的化合物和通式为(IVa)的化合物：
其中R12为苯基、萘基、吡啶基、呋喃基、或苯硫基，R12未被取代或被1-3个选自下述的基团所取代：F、Cl、Br、I、OH、C1-C6的烷氧基、C1-C6的羟烷基、NO2、CN、(CH3)2N-、(C2H5)2N-、(C3H7)2N-、(C4H9)2N-、(i-Pr)2N-、C1-C12的直链或支链的烷基、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-和Me3P＝N-；X-如前面所定义，
式中n为1-48的整数。
47、权利要求39-42之任何一项所述的试剂盒，其中该试剂盒包括通式为(IIIb)的化合物和通式为(IVb)的化合物：
其中X-如前面所定义。
48、权利要求39-42之任何一项所述的试剂盒，其中该试剂盒包括通式为(Va)的化合物和通式为(VIa)的化合物：
其中
R12为苯基、萘基、吡啶基、呋喃基、或苯硫基，R12未被取代或被1-3个选自下述的基团所取代：F、Cl、Br、I、OH、C1-C6的烷氧基、C1-C6的羟烷基、NO2、CN、C1-C12直链或支链的烷基、OC6H5、或OCH2-C6H5；
R13和R14相同或不同，并选自氢原子、H，CN，NO2，(CH3)2N-，(C2H5)2N-，(C3H7)2N-，(C4H9)2N-，(i-Pr)2N-，C1-C12的直链或支链的烷基、CnH2n+1，Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、-SO2H、-SO2CF3、-NSO2CF3、-SO2CH3、和-NSO2CH3；以及X-如前面所定义；
式中n为1-48的整数。
49、权利要求39-42之任何一项所述的试剂盒，其中该试剂盒包括通式为(Vb)的化合物和通式为(VIb)的化合物：
其中X-如前面所定义。
50、权利要求39-42之任何一项所述的试剂盒，其中该试剂盒包括通式为(VIIa)的化合物和通式为(VIIIa)的化合物：
R12-S-R12
(VIIa)
其中R12为苯基、萘基、吡啶基、呋喃基、或苯硫基，R12未被取代或被1-3个选自下述的基团所取代：F、Cl、Br、I、OH、C1-C12的直链或支链的烷基、C1-C6的烷氧基、C1-C6的羟烷基、NO2、CN、OC6H5、OCH2-C6H5、CF3、和C2H5；以及X-如前面所定义。
51、权利要求39-42之任何一项所述的试剂盒，其中该试剂盒包括通式为(VIIb)的化合物和通式为(VIIIb)的化合物：
其中X-如前面所定义。
52、权利要求39-51之任何一项所述的试剂盒，其中X-为(CF3SO2)2N-、(FSO2)2N-、(CF3SO2)3C-、CF3SO3 -、(CN)2N-、PF6 -、BE4 -、或ClO4 -。
53、权利要求39-51之任何一项所述的试剂盒，其中X-为(CF3SO2)2N-。
54、一种制备氧化还原对的方法，包括活化权利要求1-31之任何一项所定义的组合物的步骤，以便将所说的组合物中的至少一部分转换为所说的氧化还原对。
55、权利要求54所述的方法，其中所说的活化步骤通过排出至少一个电子到所说的组合物而实现。
56、权利要求54所述的方法，其中所说的活化步骤通过电子源的方式实现。
57、一种图式1-4中任何之一所述的氧化还原对：
其中
R1、R2和R3相同或不同，并选自氢原子、C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12的环烷基、C1-C12的杂环基、C2-C8的链烯基、C2-C8的炔基、C6-C12的芳基、C6-C20的芳烷基、C6-C20烷芳基、C1-C12的杂芳基，以及聚合物链或网络的一部分，或
R1和R2连接在一起形成5-14员的杂环基，其中的R3为缺失、氢原子、或是N和R1之间或N和R2之间的键；或者形成5-14员的杂芳基，其中的R3为缺失、氢原子、N和R1之间或N和R2之间的键，或是聚合物链或网络的一部分；
R4、R5和R6相同或不同，并选自氢原子、C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12的环烷基、C1-C12的杂环基、C2-C8的链烯基、C2-C8的炔基、C6-C12的芳基、C6-C20的芳烷基、C6-C20烷芳基、C1-C12的杂芳基，(CH3)2N-、(C2H5)2N-、(C3H7)2N-、(C4H9)2N-、(i-Pr)2N-、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、以及聚合物链或网络的一部分，或
R4和R5连接在一起形成5-14员的杂环基，其中的R6为缺失、氢原子、或是P和R4之间或P和R5之间的键；或者形成5-14员的杂芳环，其中的R6为缺失、氢原子、P和R4之间或P和R5之间的键，或是聚合物链或网络的一部分；
R7和R8相同或不同，并选自H、CF3、CnF2n+1、-SO2H、-SO2CF3、-NSO2CF3-、-SO2CH3、-NSO2CH3、C1-C12的直链或支链的烷基、C6-C12芳基、CnH2n+1、CN，NO2、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、C6H5CpH2p-、CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-、CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1-、CH2＝CHCpH2pC6H4-、
以及聚合物链或网络的一部分；
R9和R10相同或不同，并选自氢原子、C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12的环烷基、C1-C12的杂环基、C2-C8的链烯基、C2-C8的炔基、C6-C12的芳基、C6-C20的芳烷基、C6-C20烷芳基、C1-C12的杂芳基，以及聚合物链或网络的一部分，或R9和R10连接在一起形成5-7员的杂环基或杂芳基；以及
X-是(FSO2)2N-、(CF3SO2)2N-、(C2F5SO2)2N-、(CF3SO2)3C-、CF3SO3 -、CF3COO-、AsF6 -、CH3COO-、(CN)2N-，NO3 -、2.3HF、Cl-、Br-、I-、PF6 -、BF4 -，ClO4 -、糖精(邻磺酰苯酰亚胺)、(C8H16SO2)2N-、或C3H3N2 -；
Z是C、N或As；
上述的烷基，环烷基，杂环基，链烯基，炔基，芳基，芳烷基，烷芳基，以及杂芳基未被取代或被1-3个选自下列的取代基所取代：F、Cl、Br、I、OH、C1-C6烷氧基、C1-C6羟烷基、NO2、CN、CF3，SO3 -、CnF2n+1、C1-C12直链或支链的烷基、C6-C12芳基、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、C6H5CpH2p-、CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-、CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1 -、以及CH2＝CHCpH2pC6H4 -；
式中n为1-48的整数，p为1-48的整数。
58、权利要求57所述的氧化还原对，其中所说的氧化还原对如图式(5)所定义：
其中R11是C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12的环烷基、C6H5-、CnH2n+1、C6H5CpH2p-、CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-，CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHCH2-、CH2＝CHCH2CH2-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1-、CH2＝CHCpH2pC6H4-、
或
以及X-如前面所定义，
式中n为1-48的整数，p为1-48的整数。
59、权利要求58所述的氧化还原对，其中所说的氧化还原对如图式(6)所定义：
其中R11和X-如前面所定义。
60、权利要求58或59所述的氧化还原对，其中R11为CH3。
61、权利要求57所述的氧化还原对，其中所说的氧化还原对如图式(7)所定义：
其中R12为苯基、萘基、吡啶基、呋喃基、或苯硫基，R12未被取代或被1-3个选自下列的取代基所取代：F、Cl、Br、I、OH、C1-C6的烷氧基、C1-C6的羟烷基、NO2、CN、(CH3)2N-、(C2H5)2N-、(C3H7)2N-、(C4H9)2N-、(i-Pr)2N-、直链或支链的C1-C12烷基、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-和Me3P＝N-；X-如前面所定义，
式中n为1-48的整数。
62、权利要求61所述的氧化还原对，其中R12为苯基。
63、权利要求57所述的氧化还原对，其中所说的氧化还原对如图式(8)所定义：
其中
R12为苯基、萘基、吡啶基、呋喃基、或苯硫基，R12未被取代或被选自下列的1-3个取代基所取代：F、Cl、Br、I、OH、 C1-C6的烷氧基、C1-C6的羟烷基、NO2、CN、直链或支链的C1-C12烷基、OC6H5、或OCH2-C6H5；
R13和R14相同或不同，并选自氢原子、H、CN、NO2、(CH3)2N-、(C2H5)2N-、(C3H7)2N-、(C4H9)2N-、(i-Pr)2N-、直链或支链的C1-C12烷基、CnH2n+1，Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、-SO2H、-SO2CF3、-NSO2CF3、-SO2CH3、和-NSO2CH3；以及X-如前面所定义；
式中n为1-48的整数。
64、权利要求63所述的氧化还原对，其中R12为苯基，R13为CN，以及R14为H。
65、权利要求57所述的氧化还原对，其中所说的氧化还原对如图式(9)所定义：
R12为苯基、萘基、吡啶基、呋喃基、或苯硫基，R12未被取代或被选自下列的1-3个取代基团所取代：F、Cl、Br、I、OH、直链或支链的C1-C12烷基、C1-C6的烷氧基、C1-C6的羟烷基、NO2、CN、OC6H5、OCH2-C6H5、CF3、和C2H5、以及X-如前面所定义。
66、权利要求65所述的氧化还原对，其中R12为苯基。
67、权利要求57-66之任何一项所述的氧化还原对，其中的X-为(CF3SO2)2N-、(FSO2)2N-、(CF3SO2)3C-、CF3SO3 -、(CN)2N-、PF6 -、BF4 -、或ClO4 -。
68、权利要求57-66之任何一项所述的氧化还原对，其中X-为(CF3SO2)2N-。
69、权利要求57-68之任何一项所述的氧化还原对，其中所说的氧化还原对在100mV/s时的ΔEp低于1000mV。
70、权利要求57-68之任何一项所述的氧化还原对，其中所说的氧化还原对在100mV/s时的ΔEp低于500mV。
71、权利要求57-68之任何一项所述的氧化还原对，其中所说的氧化还原对在100mV/s时的ΔEp为约100-约500mV。
其中
R1、R2和R3相同或不同，并选自氢原子、C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12的环烷基、C1-C12的杂环基、C2-C8的链烯基、C2-C8的炔基、C6-C12的芳基、C6-C20的芳烷基、C6-C20烷芳基、C1-C12的杂芳基，以及聚合物链或网络的一部分，或
R1和R2连接在一起形成5-14员的杂环基，其中的R3为缺失、氢原子、或是N和R1之间或N和R2之间的键；或者形成5-14员的杂芳基，其中的R3为缺失、氢原子、N和R1之间或N和R2之间的键，或是聚合物链或网络的一部分；
R4、R5和R6相同或不同，并选自氢原子、直链或支链的C1-C12烷基、C3-C12的环烷基、C1-C12的杂环基、C2-C8的链烯基、C2-C8的炔基、C6-C12的芳基、C6-C20的芳烷基、C6-C20烷芳基、C1-C12的杂芳基，(CH3)2N-、(C2H5)2N-、(C3H7)2N-、(C4H9)2N-、(i-Pr)2N-、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、以及聚合物链或网络的一部分，或
R4和R5连接在一起形成5-14员的杂环基，其中的R6为缺失、氢原子、或是P和R4之间或P和R5之间的键；或者形成5-14员的杂芳环，其中的R6为缺失、氢原子、P和R4之间或P和R5之间的键，或是聚合物链或网络的一部分；
R7和R8相同或不同，并选自H、CF3、CnF2n+1、-SO2H、-SO2CF3、-NSO2CF3-、-SO2CH3、-NSO2CH3、直链或支链的C1-C12烷基、C6-C12芳基、CnH2n+1、CN，NO2、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、C6H5CpH2p-、CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-、CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1-、CH2＝CHCpH2pC6H4-、
以及聚合物链或网络的一部分；
R9和R10相同或不同，并选自氢原子、C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12的环烷基、C1-C12的杂环基、C2-C8的链烯基、C2-C8的炔基、C6-C12的芳基、C6-C20的芳烷基、C6-C20烷芳基、C1-C12的杂芳基，以及聚合物链或网络的一部分，或R9和R10连接在一起形成5-7员的杂环基或杂芳基；以及
X-是(FSO2)2N-、(CF3SO2)2N-、(C2F5SO2)2N-、(CF3SO2)3C-、CF3SO3 -、CF3COO-、AsF6 -、CH3COO-、(CN)2N-，NO3 -、2.3HF、Cl-、Br-、I-、PF6 -、BF4 -，ClO4 -、糖精(邻磺酰苯酰亚胺)、(C8H16SO2)2N-、或C3H3N2 -；
Z是C、N或As；
上述的烷基，环烷基，杂环基，链烯基，炔基，芳基，芳烷基，烷芳基，以及杂芳基未被取代或被1-3个选自下列的取代基所取代：F、Cl、Br、I、OH、C1-C6烷氧基、C1-C6羟烷基、NO2、CN、 CF3，SO3 -、 CnF2n+1、C1-C12直链或支链的烷基、C6-C12芳基、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、C6H5CpH2p-、CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-、CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1 -、以及CH2＝CHCpH2pC6H4 -；
式中n为1-48的整数，p为1-48的整数。
73、权利要求72所述的系统，其中所说的系统如图式(14)所定义：
其中R11是C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12的环烷基、C6H5-、CnH2n+1、C6H5CpH2p-、 CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-，CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHCH2-、CH2＝CHCH2CH2-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1-、CH2＝CHCpH2pC6H4-、
或
以及X-如前面所定义，
式中n为1-48的整数，p为1-48的整数。
74、权利要求73所述的系统，其中所说的系统如图式(15)所定义：
其中R11和X-如前面所定义。
75、权利要求73或74所述的系统，其中R11为CH3。
76、权利要求72所述的系统，其中所说的系统如图式(16)所定义：
其中
R12为苯基、萘基、吡啶基、呋喃基、或苯硫基，R12未被取代或被1-3个选自下述的取代基所取代：F、Cl、Br、I、OH、C1-C6的烷氧基、C1-C6的羟烷基、NO2、CN、(CH3)2N-、(C2H5)2N-、(C3H7)2N-、(C4H9)2N-、(i-Pr)2N-、C1-C12直链或支链的烷基、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-和Me3P＝N-；X-如前面所定义，
式中n为1-48的整数。
77、权利要求76所说的系统，其中R12为苯基。
78、权利要求72所述的系统，其中所说的系统如图式(17)所定义：
R12为苯基、萘基、吡啶基、呋喃基、或苯硫基，R12未被取代或被1-3个选自下述的取代基团所取代：F、Cl、Br、I、OH、 C1-C6的烷氧基、C1-C6的羟烷基、NO2、CN、直链或支链的C1-C12烷基、C1-C6的羟烷基、C1-C6的烷氧基、OC6H5、或OCH2-C6H5；
R13和R14相同或不同，并选自氢原子、H、CN、NO2、(CH3)2N-、(C2H5)2N-、(C3H7)2N-、(C4H9)2N-、(i-Pr)2N-、直链或支链的C1-C12烷基、CnH2n+1，Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、-SO2H、-SO2CF3、-NSO2CF3、-SO2CH3、和-NSO2CH3；以及X-如前面所定义；
式中n为1-48的整数。
79、权利要求78所述的系统，其中R12是苯基，R13是CN，以及R14是H。
80、权利要求72所述的系统，其中所说的系统如图式(18)所定义：
其中R12为苯基、萘基、吡啶基、呋喃基、或苯硫基，R12未被取代或被1-3个选自下述的取基团所取代：F、Cl、Br、I、OH、直链或支链的C1-C12烷基、C1-C6的烷氧基、C1-C6的羟烷基、NO2、CN、OC6H5、OCH2-C6H5、CF3、和C2H5、以及X-如前面所定义。
81、权利要求80所述的系统，其中R12为苯基。
82、权利要求72-81之任何一项所述的系统，其中的X-为(CF3SO2)2N-、(FSO2)2N-、(CF3SO2)3C-、CF3SO3 -、(CN)2N-、PF6 -、BF4 -、或ClO4 -。
83、权利要求72-81之任何一项所述的系统，其中的X-是(CF3SO2)2N-。
84、权利要求72-83之任何一项所述的系统，其中所说的系统在100mV/s时的ΔEp低于1000mV。
85、权利要求72-83之任何一项所述的系统，其中所说的系统在100mV/s时的ΔEp低于500mV。
86、权利要求72-83之任何一项所述的系统，其中所说的系统在100mV/s时的ΔEp为约100-约500mV。
87、权利要求72-86之任何一项所述的系统，其中所说的系统还包括选自下述的溶剂：CH3CN、CH2Cl2、EtOH、异丙醇、DMSO、酰胺(如DMF)、己烷、庚烷、直链碳酸酯(如二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、乙基甲基碳酸酯)、环状酯(碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯)、脲(四甲基脲)、离子型的液体，如二烃基咪唑鎓(dialkylimidazolium)、三烃基锍、和季胺(如C1-C20的四烃基铵)以及季鏻(如C1-C20的四烷基鏻或C6-C12四芳基鏻)与稳定的阴离子如(FSO2)2N-、(CF3SO2)2N-、(C2F5SO2)2N-、(CF3SO2)3C-、CF3SO3 -、CF3COO-、AsF6 -、CH3COO-、(CN)2N-、NO3 -、2.3HF、Cl-、Br-、I-、PF6 -、BF4 -、ClO4 -，缔合的盐，以及它们的混合物。
88、权利要求87所述的系统，其中所说的溶剂是CH3CN、酰胺(如DMF)、直链碳酸酯(如二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、乙基甲基碳酸酯)、环状酯(碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯)、离子型的液体，如二烃基咪唑鎓(dialkylimidazolium)、三烃基锍、和季胺(如C1-C20的四烃基铵)以及季鏻(如C1-C20的四烷基鏻或C6-C12四芳基鏻)与稳定的阴离子如(FSO2)2N-、(CF3SO2)2N-、(C2F5SO2)2N-、(CF3SO2)3C-、CF3SO3 -、CF3COO-、AsF6 -、CH3COO-、(CN)2N-，NO3 -、2.3HF，Cl-、Br-、I-、PF6 -、BF4 -、ClO4 -，缔合的盐，以及它们的混合物。
89、权利要求72-88之任何一项所述的组合物，其中所说的系统为无色和/或透明的溶液状态。
90、权利要求72-88之任何一项所述的系统，其中所说的系统在可见光谱区的吸光率为约0.01-约0.50。
91、权利要求72-88之任何一项所述的系统，其中所说的系统在光谱可见区的吸光率为约0.02-约0.10。
92、权利要求72-91之任何一项所述的组合物，还包括聚合物、熔融盐、离子型液体、凝胶或它们的组合物。
93、一种光电池，它包括阳极、阴极，以及权利要求57-71之任何一项所定义的氧化还原对。
94、一种光电池，它包括阳极、阴极，以及权利要求72-92之任何一项所定义的氧化还原可转换的系统。
95、一种光电池，它包括阳极、阴极，以及权利要求57-71之任何一项所定义的氧化还原对，以及溶剂、聚合物、熔融盐、离子型液体、凝胶或它们的任何组合物。
96、一种光电池，它包括阳极、阴极，以及权利要求72-92之任何一项所定义的氧化还原可转换的系统，以及溶剂、聚合物、熔融盐、离子型液体、凝胶或它们的任何组合物。
97、一种光电池，它包括阳极、阴极，以及权利要求1-31之任何一项所定义的组合物。
98、权利要求57-71之任何一项所定义的氧化还原对在太阳电池、燃料电池、蓄电池、传感器或显示器中的应用。
99、权利要求57-71之任何一项所定义的氧化还原对作为非水介质中导电体的应用。
100、权利要求1-31之任何一项所定义的组合物作为质子供体-受体，以支持在质子传导膜中的离子传导的应用。
101、权利要求1-31之任何一项所定义的组合物作为非极性介质中的有效抗静电剂的应用。
102、权利要求101所述的应用，其中所说的非水介质是石油或其衍生物或烷烃。
103、权利要求101所述的应用，其中所说的非极性介质是聚合物。
104、权利要求103所述的应用，其中所说的聚合物选自聚氨酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、和聚对苯二甲酸乙二醇酯。
104、权利要求103所述的应用，其中所说的聚合物选自聚氨酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、和聚对苯二甲酸乙二醇酯。
105、权利要求101所述的应用，其中所说的非极性介质是纺织物。
106、权利要求101所述的应用，其中所说的非极性介质是墨水。
107、权利要求72-92之任何一项所定义的系统在太阳电池、燃料电池、蓄电池、传感器或显示器中的应用。
108、权利要求72-92之任何一项所定义的系统作为质子供体-受体，以支持在质子传导膜中的离子传导的应用。
109、权利要求72-92之任何一项所定义的系统作为抗静电剂的应用。
110、权利要求109所述的应用，其中所说的抗静电剂是用于非极性介质中。
111、权利要求109所述的应用，其中所说的非极性介质是石油或其衍生物或烷烃。
112、权利要求109所述的应用，其中所说的非极性介质是聚合物。
113、权利要求112所述的应用，其中所说的聚合物选自聚氨酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、和聚对苯二甲酸乙二醇酯。
114、权利要求109所述的应用，其中所说的非极性介质是纺织物。
115、权利要求109所述的应用，其中所说的非极性介质是墨水。
116、一种包括第一化合物和第二化合物的抗静电剂，其中所说的第一化合物选自通式为(I)、(III)、(V)和(VII)的化合物，第二化合物选自通式为(II)、(IV)、(VI)和(VIII)的化合物：
其中
R1、R2和R3相同或不同，并选自氢原子、C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12的环烷基、C1-C12的杂环基、C2-C8的链烯基、C2-C8的炔基、C6-C12的芳基、C6-C20的芳烷基、C6-C20烷芳基、C1-C12的杂芳基，以及聚合物链或网络的一部分，或
R1和R2连接在一起形成5-14员的杂环基，其中的R3为缺失、氢原子、或是N和R1之间或N和R2之间的键；或者形成5-14员的杂芳基，其中的R3为缺失、氢原子、N和R1之间或N和R2之间的键，或是聚合物链或网络的一部分；
R4、R5和R6相同或不同，并选自氢原子、直链或支链的C1-C12烷基、C3-C12的环烷基、C1-C12的杂环基、C2-C8的链烯基、C2-C8的炔基、C6-C12的芳基、C6-C20的芳烷基、C6-C20烷芳基、C1-C12的杂芳基、(CH3)2N-、(C2H5)2N-、(C3H7)2N-、(C4H9)2N-、(i-Pr)2N-、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、以及聚合物链或网络的一部分，或
R4和R5连接在一起形成5-14员的杂环基，其中的R6为缺失、氢原子、或是P和R4之间或P和R5之间的键；或者形成5-14员的杂芳环，其中的R6为缺失、氢原子、P和R4之间或P和R5之间的键，或是聚合物链或网络的一部分；
R7和R8相同或不同，并选自H、CF3、CnF2n+1、-SO2H、-SO2CF3、-NSO2CF3-、-SO2CH3、-NSO2CH3、直链或支链的C1-C12烷基、C6-C12芳基、CnH2n+1、CN，NO2、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、C6H5CpH2p-、CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-、CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1-、CH2＝CHCpH2pC6H4-、
以及聚合物链或网络的一部分；
R9和R10相同或不同，并选自氢原子、C1-C12直链或支链的烷基、C3-C12的环烷基、C1-C12的杂环基、C2-C8的链烯基、C2-C8的炔基、C6-C12的芳基、C6-C20的芳烷基、C6-C20烷芳基、C1-C12的杂芳基，以及聚合物链或网络的一部分，或R9和R10连接在一起形成5-7员的杂环基或杂芳基；以及
X-是(FSO2)2N-、(CF3SO2)2N-、(C2F5SO2)2N-、(CF3SO2)3C-、 CF3SO3 -、CF3COO-、AsF6 -、CH3COO-、(CN)2N-，NO3 -、2.3HF、Cl-、Br-、I-、PF6 -、BF4 -，ClO4 -、糖精(邻磺酰苯酰亚胺)、(C8H16SO2)2N-、或C3H3N2 -；
Z是C、N或As；
上述的烷基，环烷基，杂环基，链烯基，炔基，芳基，芳烷基，烷芳基，以及杂芳基未被取代或被1-3个选自下列的取代基所取代：F、Cl、Br、I、OH、C1-C6烷氧基、C1-C6羟烷基、NO2、CN、CF3，SO3 -、CnF2n+1、C1-C12直链或支链的烷基、C6-C12芳基、CnH2n+1、Ph2P(O)-、Ph2P-、Me2P(O)-、Me2P、Ph2P(S)、Me2P(S)、Ph3P＝N-、Me3P＝N-、C6H5CpH2p-、CpH2p+1C6H4-、CpH2p+1C6H4CnH2n-、CH2＝CHCpH2p-、CH2＝CHC6H5-、CH2＝CHC6H4CpH2p+1 -、以及CH2＝CHCpH2pC6H4 -；
式中n为1-48的整数，p为1-48的整数。
117、权利要求116所述的抗静电剂，其中所说的抗静电剂包含在一种基质中。
118、权利要求117所述的抗静电剂，其中所说的基质是溶剂、聚合物、纺织物、墨水、或石蜡。
119、一种抗电静剂，该抗电静剂包括权利要求1-31之任何一项所定义的组合物。
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