CN102126963B - 一类螺二芴胺基化合物及其制备方法 - Google Patents
一类螺二芴胺基化合物及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及螺二芴衍生物中间体-一类9,9′-螺二芴胺基化合物及其制备方法。本发明产物结构式为(I)。制备方法为:依次制备4,4′-二叔丁基联苯,4,4′-二叔丁基-2-溴联苯,2,7-二叔丁基-2′,7′-二R基-9,9′-螺二芴,7-叔丁基-2-硝基-2′,7′-二R基-9,9′-螺二芴,7-叔丁基-2,2′-二硝基-9,9′-螺二芴,7-叔丁基-2-胺基-2′,7′-二R基-9,9′-螺二芴,7-叔丁基-2,2’-二胺基-9,9′-螺二芴。本发明的优点是:原料便宜,发明产品成本低;制备的螺二芴衍生物结构不对称性强;材料的无定形性、热稳定性和溶解性高。
Description
技术领域
本发明涉及螺二芴衍生物中间体,确切地说是一类9,9′-螺二芴胺基化合物及其制备方法。
背景技术
9,9′-螺二芴是最典型的一类螺旋分子,由于螺二芴的正交三维空间结构具有降低材料的发光淬灭,实现有效共轭长度的控制,改善材料的热稳定性能,改善有机发光材料的溶解性等特性,螺二芴被广泛应用于各种有机功能材料的制备。9,9′-螺二芴胺基化合物是合成多种螺二芴衍生物的一类重要中间体,也可以用于制备9,9′-螺二芴卤化物;而9,9′-螺二芴卤化物也是合成多种螺二芴衍生物的一类重要中间体。
现有技术螺二芴胺基化合物的合成,以2-溴联苯为原料,与芴酮反应生成螺二芴后,再经硝化、还原制成。2-溴联苯通常是以邻二溴苯为原料,通过偶联反应制得,邻二溴苯价格昂贵;同时该反应需要使用昂贵的钯催化剂,仪器要求和操作要求高,严重限制了螺二芴胺基化合物在合成各种螺二芴衍生物中的应用。
增加螺二芴衍生物结构的不对称性,有利于提高材料的无定形性,提高材料的热稳定性和溶解性。已有技术大多数螺二芴胺基化合物,分子结构的不对称性程度较低。本发明在螺二芴胺基化合物的7位适当地引入烷基类的基团,有利于增加螺二芴胺基化合物结构的不对称性,从而为合成各类具有不对称性结构的螺二芴衍生物创造条件。
发明内容
本发明目的是提供一类螺二芴胺基化合物;
本发明的另一目的是提供该螺二芴胺基化合物的制备方法。
本发明目的是这样实现的:
一类9,9′-螺二芴胺基化合物,通式为(I):
一类9,9′-螺二芴胺基化合物的制备方法,步骤如下:
(1)制备4,4′-二叔丁基联苯:
A.将10g(64.9mmol)联苯、1g三氯化铝、25ml硝基甲烷分别加入到三颈烧瓶中;
B.向步骤A所得溶液中缓慢滴加18ml的叔丁基氯;
C.步骤B所得溶液保持温度20-30℃,反应3-4h;
D.将步骤C的产物置入冰水浴中,搅拌10分钟;
E.将步骤D产物分离掉水份,得油状物;
F.向步骤E所得油状物中加入20ml质量浓度95%的乙醇,搅拌至固体出现;
G.将步骤F中的混合物进行抽滤,得固体产物4,4′-二叔丁基联苯;反应式为:
(2)制备4,4′-二叔丁基-2-溴联苯:
A.取10.65g(40mmol)4,4′-二叔丁基联苯,25ml二氯甲烷置于三颈烧瓶中,添加0.15g碘做催化剂;
B.将步骤A产物保持温度0-10℃,缓慢滴加2.7ml(52mmol)的液溴;
C.将步骤B产物保持温度0-10℃,反应3h;
D.向步骤C所得的混合物中加入15ml质量浓度5%的亚硫酸钠溶液,搅拌至溶液褪色;
E.将步骤D所得的混合物分别用15ml二氯甲烷萃取三次,旋蒸,得油状物;
F.向步骤E所得的油状物中加入20ml质量浓度95%的乙醇,搅拌至固体析出;
G.将步骤F所得的混合物进行抽滤,所得固体即为4,4′-二叔丁基-2-溴联苯;反应式为:
(3)制备2,7-二叔丁基-2′,7′-二R基-9,9′-螺二芴:
A.取11g(32mmol)的4,4′-二叔丁基-2-溴联苯、25ml的四氢呋喃配成溶液;
B.将0.15g碘,0.84g(35mmol)镁粉加入到三颈烧瓶中;
C.在氮气氛围下,将步骤A所得溶液缓慢加入到步骤B的三颈烧瓶中;
D.将步骤C的溶液保持温度80℃,反应3h;
E.向步骤D溶液中缓慢滴含20-32mmol的2,7-二R基芴酮的四氢呋喃溶液20ml;
F.将步骤E的溶液保持温度80℃,反应8h;
G.将步骤F混合物中的四氢呋喃蒸掉30ml,再加入20ml乙酸和0.1ml质量浓度35%的盐酸;
H.将步骤G溶液保持温度125℃,反应3h,析出固体;
I.将步骤H所得的混合物进行抽滤,所得固体即为2,7-二叔丁基-2′,7′-二R基-9,9′-螺二芴;
(4)制备7-叔丁基-2-硝基-2′,7′-二R基-9,9′-螺二芴:
A.取2mmo l 2,7-二叔丁基-2′,7′-二R基-9,9′-螺二芴、20ml乙酸于三颈烧瓶中;
B.将0.72-1.5ml(16-32mmol)质量分数65%的硝酸缓慢滴加到步骤A的溶液中;
C.在氮气氛围下,将步骤B的溶液保持在125℃,反应3h;
D.将步骤C的溶液倒入水中,析出固体;
E.将步骤D中所得混合物进行抽滤,所得固体进行柱色谱分离,得7-叔丁基-2-硝基-2′,7′-二R基-9,9′-螺二芴。
R为H,Br,Cl,基团中的一种;
(5)制备7-叔丁基-2,2′-二硝基-9,9′-螺二芴:
A.将0.86g(2mmol)2,7-二叔丁基-9,9′-螺二芴、20ml乙酸加入三颈烧瓶中;
B.将1.8-3.6ml(40-80mmol)质量浓度65%的硝酸缓慢滴加入步骤A的溶液中;
C.在氮气氛围下,将步骤B的溶液保持温度125℃,反应3h;
D.将步骤C的溶液倒入水中,析出固体;
E.将步骤D中所得混合物进行抽滤,所得固体进行柱色谱分离,得7-叔丁基-2,2′-二硝基螺二芴;反应式为:
(6)制备7-叔丁基-2-胺基-2′,7′-二R基-9,9′-螺二芴:
A.取2mmol 7-叔丁基-2-硝基-2′,7′-二R基-9,9′-螺二芴、0.504g(9mmol)铁粉、30ml乙醇于三颈烧瓶中;
B.将1.5ml质量浓度35%的盐酸缓慢滴加到步骤A溶液中;
C.在氮气氛围下,将步骤B的溶液保持温度85℃,反应2h;
D.将步骤C的溶液用氨水调至PH=7,有固体析出;
E.将步骤D产物进行抽滤,滤去固体,得到含有产物的溶液;
F.将步骤E中的溶液用乙酸乙酯萃取,旋干,所得固体进行柱色谱分离,得到7-叔丁基-2-胺基-2′,7′-二R基-螺二芴;反应式为:
(7)制备7-叔丁基-2,2’-二胺基-9,9′-螺二芴:
A.取0.924g(2mmol)7-叔丁基-2,2′-二硝基-9,9′-螺二芴、0.952g(17mmol)铁粉、30ml乙醇于三颈烧瓶中;
B.将3ml质量浓度35%的盐酸缓慢滴加到步骤A的溶液中;
C.在氮气氛围下,将步骤B的溶液保持温度85℃,反应2h;
D.将步骤C的溶液用氨水调至PH=7,有固体析出;
E.将步骤D所得混合物进行抽滤,滤去固体,得到含有产物的溶液;
F.将步骤E中所得的溶液用乙酸乙酯萃取,旋干,所得固体进行柱色谱分离,得到7-叔丁基-2,2′-二胺基-9,9′-螺二芴;反应式为:
步骤(1)用乙醇做析出剂。
步骤(2)以碘单质做催化剂。
步骤(5)中2,7-二叔丁基-9,9′-螺二芴与硝酸的摩尔比为1∶8-16,制得单硝化产物7-叔丁基-2-硝基-9,9′-螺二芴;
2,7-二叔丁基-9,9′-螺二芴与硝酸的摩尔比为1∶20-40;制得二硝化产物7-叔丁基-2,2′-二硝基-9,9′-螺二芴。
本发明与现有的螺二芴胺基化合物相比,化合物(I)的新颖性在于其7位引入了叔丁基,增加了化合物结构的不对称性。
本发明的要点是:以联苯为原料,经过硝化、还原反应制得化合物(I),化学反应式如下:
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
(1)采用廉价的4,4′-二叔丁基-2-溴-联苯替代目前9,9′-螺二芴制备过程中普遍使用的2-溴联苯。4,4′-二叔丁基-2-溴-联苯是以联苯为原料通过烷基化和溴化反应制得。
(2)发明了一种在螺二芴环上进行硝化的新方法。2,7-二叔丁基-2′,7′-二R基-9,9′-螺二芴与硝酸反应,硝化反应首先发生在9,9′-螺二芴的2位,即2位叔丁基被硝基取代。
本发明的优点是:
1、原料便宜,发明产品成本低。
2、以本发明产品为原料制备的螺二芴衍生物结构不对称性增强,提高了材料的无定形性,提高材料的热稳定性和溶解性。
3、发明产品应用广,适用于合成各类具有不对称性结构的螺二芴衍生物。
附图说明
图1为本发明制备的2,7-二叔丁基-9,9′-螺二芴的核磁图谱。
图2为本发明制备的7-叔丁基-2,2′-二硝基-9,9′-螺二芴核磁图谱。
图3为本发明制备的7-叔丁基-2,2′-二胺基-9,9′-螺二芴核磁图谱。
具体实施方式
下面通过具体实例对本发明做进一步说明。
实施例1:
(1)4,4′-二叔丁基联苯的制备,反应式为:
在三口烧瓶中加入8g联苯、1.0g无水三氯化铝和30mL硝基甲烷,剧烈搅拌,缓慢滴加16mL叔丁基氯,反应3h。然后将混合物转入冰水中,抽滤,得到白色晶体,干燥后称量11.5g(0.0432mol),收率为83.1%,m.p.126.1℃~128.2℃。
(2)4,4′-二叔丁基-2-溴联苯的制备,反应式为:
在100mL的三口烧瓶中加入10g 4,4′-二叔丁基联苯;加入0.15g催化剂I2;加入15ml二氯甲烷;反应1h,然后在冰水浴条件下缓慢滴加2.3ml Br2和5ml二氯甲烷的混合液,反应3h。最后将反应液倒入亚硫酸钠溶液中不断搅拌,直至固体析出;过滤,将所得固体用乙醇重结晶得到11.5g白色固体。制备产物熔点89~90℃,产率88.8%。
(3)2,7-二叔丁基-9,9′-螺二芴的制备,反应式为:
向三口烧瓶中加入0.85g镁屑,0.15g碘,在氮气保护下,将11.0g4,4′-二叔丁基-2-溴联苯和20ml四氢呋喃形成的混合液缓慢滴加于烧瓶中,先滴加该混合液总体积的5%,升温启动反应后,滴加剩余混合液,回流3h。将所得溶液滴加到含5.8g芴酮的四氢呋喃20mL溶液中,回流14h后冷却至室温,蒸出大部分四氢呋喃。加入15mL冰醋酸和数滴浓盐酸,加热回流3h。冷却,抽滤,滤饼用无水乙醇洗涤得白色晶体,干燥后得产品6.8g。
(4)7-叔丁基-2,2′-二硝基-9,9′-螺二芴的制备,反应式为:
将3g 2,7-二叔丁基-9,9′-螺二芴和20ml乙酸倒入150ml三口烧瓶中,加热回流,使完全溶解,然后往其中缓慢滴加5ml乙酸和9ml浓硝酸(1.4g/ml)的混合液,回流反应4h,得到澄清黄色溶液。加入大量的水,析出黄色粉末,抽滤,将所得固体进行柱色谱分离,得到1.1g产物。
(5)7-叔丁基-2,2′-二胺基-9,9′-螺二芴的制备,反应式为:
向100ml的三口烧瓶中加入0.20g 7-叔丁基-2,2′-二硝基-9,9′-螺二芴,0.24g还原铁粉和7ml无水乙醇,氮气保护下加热回流,30分钟内滴加0.7ml盐酸和5ml无水乙醇的混合溶液,再回流1.5小时。过滤去除铁粉;向滤液中加入氨水调PH至7,有絮状物生成,抽滤;收集滤液,用乙酸乙酯萃取滤液,旋干得到灰色固体。将所得固体进行柱色谱分离,得到最终产物。
实施例2:
(1)4,4′-二叔丁基联苯的制备:
投料和操作同实施例1(1)。
(2)4,4′-二叔丁基-2-溴联苯的制备:
投料和操作同实施例1(2)。
(3)2,7-二叔丁基-9,9′-螺二芴的制备:
投料和操作同实施例1(3)。
(4)7-叔丁基-2-硝基-9,9′-螺二芴的制备:反应式:
将3g 2,7-二叔丁基-9,9′-螺二芴和20ml乙酸倒入150ml三口烧瓶中,加热回流,使完全溶解,然后往其中缓慢滴加5ml乙酸和5ml浓硝酸(1.4g/ml)的混合液。再回流反应4h,得到澄清黄色溶液。加入大量的水,黄色粉末析出。抽滤,将所得固体进行柱色谱分离,得到纯净产物。
(5)7-叔丁基-2-胺基-9,9′-螺二芴的制备:反应式:
向100mL的三口烧瓶中加入0.209g 7-叔丁基-2-硝基-9,9′-螺二芴,0.0842g还原铁粉和7ml无水乙醇,氮气保护下加热回流。约30分钟内,往其中滴加入0.35ml盐酸和5ml无水乙醇的混合溶液,再回流1.5h。过滤除去剩余铁粉,向滤液中加入氨水调PH至中性,观察到絮状物生成。抽滤,收集滤液,用乙酸乙酯萃取滤液。旋干滤液,将所得固体进行柱色谱分离,得到最终产物。
实施例3:
(1)4,4′-二叔丁基联苯的制备:
投料和操作同实施例1(1)。
(2)4,4′-二叔丁基-2-溴联苯的制备:
投料和操作同实施例1(2)。
(3)2,7-二叔丁基-2′,7′-二溴-9,9′-螺二芴的制备:
向三口烧瓶中加入0.85g镁屑,0.15g碘,在氮气保护下,将11g4,4′-二叔丁基-2-溴联苯和20ml四氢呋喃形成的混合液缓慢滴加于烧瓶中。先滴加混合液总体积的5%,升温启动反应后,滴加剩余混合液。回流3h,乘热将所得溶液滴加到盛有5.0g 2,7-二溴芴酮的四氢呋喃30ml溶液中。回流14h后冷却至室温,蒸出大部分四氢呋喃;加入15mL冰醋酸和数滴浓盐酸的混合液,加热回流3h。冷却,抽滤,滤饼用无水乙醇洗涤得白色晶体。
(4)7-叔丁基-2-硝基-2′,7′-二溴-9,9′-螺二芴的制备
将0.8g 2,7-二叔丁基-2′,7′-二溴-9,9′-螺二芴和20ml乙酸装入150ml三口烧瓶中加热回流,使完全溶解,然后往其中缓慢滴加5ml乙酸和2ml浓硝酸(1.4g/ml)的混合液,回流反应4h,得到澄清黄色溶液。加入水,析出粉色固体;抽滤,将所得固体进行柱色谱分离,得到产物。
(5)7-叔丁基-2-胺基-2′,7′-二溴-9,9′-螺二芴的制备:
向100ml的三口烧瓶中加入0.287g 7-叔丁基-2-硝基-2′,7′-二溴-9,9′-螺二芴,0.0842g还原铁粉和7ml无水乙醇,氮气保护下加热回流,约30分钟内滴加入0.35ml盐酸和5ml无水乙醇的混合溶液,再回流1.5小时。过滤除去剩余铁粉。向滤液中加入氨水调PH至7,观察到絮状物生成,抽滤,收集滤液。滤液用乙酸乙酯萃取,旋干滤液,所得固体用柱色谱分离,得到最终产物。
上述实施例仅为本发明的优选例,并不用来限制本发明,凡在本发明的原则之内,所做的任何修改和变化,均在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一类9,9′-螺二芴胺基化合物的制备方法,其特征在于,所述9,9′-螺二芴胺基化合物的通式为(Ⅰ),
式中R和R′为NH2,H,Br,Cl基团中的一种,步骤如下:
(1)制备4,4′-二叔丁基联苯:
A.将64.9mmol联苯、1g三氯化铝、25ml硝基甲烷分别加入到三颈烧瓶中;
B.向步骤A所得溶液中缓慢滴加18ml的叔丁基氯;
C.步骤B所得溶液保持温度20-30℃,反应3-4h;
D.将步骤C的产物置入冰水浴中,搅拌10分钟;
E.将步骤D产物分离掉水份,得油状物;
F.向步骤E所得油状物中加入20ml质量浓度95%的乙醇,搅拌至固体出现;
G.将步骤F中的混合物进行抽滤,得固体产物4,4′-二叔丁基联苯;反应式为:
(2)制备4,4′-二叔丁基-2-溴联苯:
A.取40mmol4,4′-二叔丁基联苯,25ml二氯甲烷置于三颈烧瓶中,添加0.15g碘做催化剂;
B.将步骤A产物保持温度0-10℃,缓慢滴加52mmol的液溴;
C.将步骤B产物保持温度0-10℃,反应3h;
D.向步骤C所得的混合物中加入15ml质量浓度5%的亚硫酸钠溶液,搅拌至溶液褪色;
E.将步骤D所得的混合物分别用15ml二氯甲烷萃取三次,旋蒸,得油状物;
F.向步骤E所得的油状物中加入20ml质量浓度95%的乙醇,搅拌至固体析出;
G.将步骤F所得的混合物进行抽滤,所得固体即为4,4′-二叔丁基-2-溴联苯,反应式为:
(3)制备2,7-二叔丁基-2′,7′-二R基-9,9′-螺二芴:
所述的R为H,Br,Cl基团中的一种A.取32mmol4,4′-二叔丁基-2-溴联苯与25ml的四氢呋喃配成溶液;
B.将0.15g碘,35mmol镁粉加入到三颈烧瓶中;
C.在氮气氛围下,将步骤A所得溶液缓慢加入到步骤B的三颈烧瓶中;
D.将步骤C的溶液保持温度80℃,反应3h;
E.向步骤D溶液中缓慢滴含20-32mmol的2,7-二R基芴酮的四氢呋喃溶液20ml;
F.将步骤E的溶液保持温度80℃,反应8h;
G.将步骤F混合物中的四氢呋喃蒸掉30ml,再加入20ml乙酸和0.1ml质量浓度35%的盐酸;
H.将步骤G溶液保持温度125℃,反应3h,析出固体;
I.将步骤H所得的混合物进行抽滤,所得固体即为2,7-二叔丁基-2′,7′-二R基-9,9′-螺二芴;
(4)制备7–叔丁基-2-硝基-2′,7′-二R基-9,9′-螺二芴:
A.取2mmol2,7-二叔丁基-2′,7′-二R基-9,9′-螺二芴、20ml乙酸于三颈烧瓶中;
B.将16-32mmol质量浓度65%的硝酸缓慢滴加到步骤A的溶液中;
C.在氮气氛围下,将步骤B的溶液保持在125℃,反应3h;
D.将步骤C的溶液倒入水中,析出固体;
E.将步骤D中所得混合物进行抽滤,所得固体进行柱色谱分离,得7–叔丁基-2-硝基-2′,7′-二R基-9,9′-螺二芴;
(5)制备7-叔丁基-2,2′-二硝基-9,9′-螺二芴:
A.将2mmol2,7-二叔丁基-9,9′-螺二芴、20ml乙酸加入三颈烧瓶中;
B.将40-80mmol质量浓度65%的硝酸缓慢滴加入步骤A的溶液中;
C.在氮气氛围下,将步骤B的溶液保持温度125℃,反应3h;
D.将步骤C的溶液倒入水中,析出固体;
E.将步骤D中所得混合物进行抽滤,所得固体进行柱色谱分离,得7-叔丁基-2,2′-二硝基螺二芴;反应式为:
(6)制备7-叔丁基-2-胺基-2′,7′-二R基-9,9′-螺二芴:
A.取2mmol7–叔丁基-2-硝基-2′,7′-二R基-9,9′-螺二芴、9mmol铁粉、30ml乙醇于三颈烧瓶中;
B.将1.5ml质量浓度35%的盐酸缓慢滴加到步骤A溶液中;
C.在氮气氛围下,将步骤B的溶液保持温度85℃,反应2h;
D.将步骤C的溶液用氨水调至PH=7,有固体析出;
E.将步骤D产物进行抽滤,滤去固体,得到含有产物的溶液;
F.将步骤E中的溶液用乙酸乙酯萃取,旋干,所得固体进行柱色谱分离,得到7-叔丁基-2-胺基-2′,7′-二R基-螺二芴;反应式为:
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