CN104119354B - 一种十字型苯并二噻吩化合物及其制备方法 - Google Patents

一种十字型苯并二噻吩化合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于化合物合成领域，尤其涉及一种十字型苯并二噻吩化合物及其制备方法。本发明提供一种十字型苯并二噻吩化合物，该十字型苯并二噻吩化合物结构通式为：

Description

一种十字型苯并二噻吩化合物及其制备方法
技术领域
本发明属于化合物合成领域，尤其涉及一种十字型苯并二噻吩化合物及其制备方法。
背景技术
有机场效应晶体管是以有机半导体材料作为有源层的晶体管器件。和传统的无机半导体器件相比，由于其可用于生产大面积柔性设备而被人们广泛研究，在有机发光、有机太阳能电池，传感器、有机存储、电子纸等众多领域具有潜在而广泛的应用前景。
在有机场效应晶体管器件中起关键作用的是有机半导体材料。一维线型材料具有良好的电学性能，然而目前报道的材料仍然不能满足实际应用需要。拓展和合成新的有机半导体材料对于有机场效应晶体管的产业化有着重要意义。将材料从一维构型拓展到二维构型是一种重要的思路。然而，迄今为止，有关二维有机半导体材料的报道还不多。在此我们利用十字构型设计发展了一类新型的二维有机半导体材料，希望能在有机场效应晶体管等领域发挥重要应用。
发明内容
本发明提供一种十字型苯并二噻吩化合物，其合成路线简单、有效、原料为商业化产品，合成成本低、合成方法具有普适性，可推广到其他各种取代基取代的十字型有机半导体化合物的合成。同时本发明合成的十字型化合物，具有较大的共轭结构，电荷离域范围广，因而在有机场效应晶体管等有机半导体器件中有良好的应用前景。
本发明还提供所述十字型苯并二噻吩化合物的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种十字型苯并二噻吩化合物，该十字型苯并二噻吩化合物结构通式为：
所述十字型苯并二噻吩化合物结构通式中，R与R'为芳香基团，且为带有烷基链或吸电子基团的苯环或噻吩环。
一种所述的十字型苯并二噻吩化合物的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1)在无水无氧氮气保护的条件下，将R的溴代或碘代物用锂盐锂化，然后与苯并二噻二酮反应，再加入氯化亚锡的盐酸溶液，反应完毕得到R取代的苯并二噻吩化合物，通式为(式II)，其中R为芳香基团，且为带有烷基链或吸电子基团的苯环或噻吩环；
2)所述R取代的苯并二噻吩化合物用丁基锂锂化后与有机锡混匀进行反应，反应完毕得到式III所示的中间体化合物，通式为
3)所述中间体化合物与R'的溴代或碘代物在催化剂条件下进行反应，反应完毕得到式I所示的十字型苯并二噻吩化合物。
所述的锂化试剂为正丁基锂。
步骤1)和步骤2)的反应均在溶剂中进行，溶剂为四氢呋喃。
步骤1)中，所述苯并二噻二酮、R的溴代或碘代物、正丁基锂与氯化亚锡的投料摩尔用量比为1:4-8:4-8:8-16，优选1:4.4:4.4:8.4；该反应过程中，锂化温度为-50～-78℃，当加入苯并二噻二酮后在40～60℃条件下反应1-3h,加入氯化亚锡盐酸溶液后反应8～16h。
步骤2)中，所述有机锡为三丁基氯化锡，所述有机锡与步骤1)所得R取代的苯并二噻吩化合物和正丁基锂的投料摩尔用量比2-4:1:2-4；反应锂化温度为-50～-78℃，最后反应温度为室温，反应过夜。
在步骤3)中，步骤2)所得中间体化合物与R'的溴代或碘代物投料摩尔用量比为1:2-6，优选1:5。
步骤3)中所用催化剂为四三苯基膦钯，中间体化合物与R'的溴代或碘代物进行反应时的温度为90-120℃，时间为16-36小时。
本发明提供的合成路线如下所示：
在催化剂条件下，式III所示化合物与卤代芳香化合物混匀进行反应，温度为90‐120℃，时间为16‐36小时。
本发明首先在无水无氧条件下，用正丁基锂将R的溴代或碘代物锂化，再加入苯并二噻二酮，反应得到的中间体用氯化亚锡盐酸溶液还原，获得R取代的苯并二噻吩化合物(见式II)；然后，将所得R取代的苯并二噻吩化合物与锂化试剂和有机锡依次进行反应，得到中间体化合物式(见式III)；最后将所得中间体化合物与R'的溴代或碘代物在催化剂条件下进行反应，反应完毕得到十字型苯并二噻吩化合物。
十字型苯并二噻吩并苯化合物的合成路线简单、有效、原料为商业化产品，合成成本低、合成方法具有普适性，可推广到其他各种取代基取代的十字型苯并噻吩类化合物的合成。同时本发明合成的十字型化合物，具有较大的共轭结构，电荷离域范围广，因而在有机场效应晶体管等有机半导体器件中有良好的应用前景，实用性强，具有较强的推广与应用价值。
本发明的优点在于：合成路线简单高效；原料为商业化产品；合成方法据有普适性，可以推广应用到含各种取代基取代的以苯并二噻吩基为核心的十字型化合物
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例
1)式II所示R取代的芳香并苯并二噻吩化合物的合成
将2-正己基噻吩(6.72g，40mmol)溶解于新制的四氢呋喃(80mL)中，在-78℃除气，滴加正丁基锂(1.6M，27.8ml)，氩气气氛下搅拌1h，加入苯并二噻二酮(2.22g，10mmol)，升温至50℃搅拌1.5h，加入氯化亚锡(15.12g,80mmol)的盐酸(20mL,10％HCl)溶液，搅拌12h，注入冷却水后，用乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥，石油醚为淋洗剂，经色谱柱分离和提纯，得到白色固体3.24g，产率62％。
白色固体的化学式为
2)式III所示中间体化合物的合成
在溶解步骤1)制得的白色固体(1.56g,3mmol)的新制的四氢呋喃(70ml)溶液中，-78℃下缓慢滴加正丁基锂(1.6M,3.8ml，6.08mmol)溶液，搅拌1h后加入三丁基氯化锡(2.93g,9mmol)，升至室温后继续搅拌过夜，反应结束后，经色谱柱分离和提纯，得到白色油状液体2.24g，产率68％。
3)式Ⅰ所示化合物的合成
将4‐氰基溴苯(0.54g,3mmol)与步骤2)制得的油状液体即中间体化合物(1.1g,1mmol)加入到30ml甲苯中，以四三苯基膦钯(0.12g,0.1mmol)作为催化剂，氮气保护，110℃的条件下回流24小时。反应结束后，乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥，用二氯甲烷与石油醚(体积比为1:1)作为洗涤液过硅胶柱，真空干燥，最后得到式Ⅰ所示目标化合物黄色固体0.42g，产率58％。
外观：黄色固体。
核磁氢谱：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):7.97(s,2H),7.81(d,4H),7.69(d,4H),7.36(d,2H),7.00(m,2H),2.99(m,4H),1.83(m,4H),1.58(m,2H),1.5(m,2H),1.40(m,8H),0.96(t,6H)。
产品化学式为
本发明合成的十字型化合物，具有较大的共轭结构，电荷离域范围广，因而在有机场效应晶体管等有机半导体器件中有良好的应用前景，实用性强，具有较强的推广与应用价值。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (1)

1.一种十字型苯并二噻吩化合物的制备方法，其中所述十字型苯并二噻吩化合物的结构式如式I所述，
该制备方法包括以下步骤：
1)将40mmol 2-正己基噻吩溶解于新制的80mL四氢呋喃中，在-78℃除气，滴加1.6M正丁基锂溶液27.8ml，氩气气氛下搅拌1h，加入苯并二噻吩二酮10mmol，升温至50℃搅拌1.5h，加入含80mmol氯化亚锡的盐酸溶液20mL,盐酸溶液中含10wt％HCl，搅拌12h，注入冷却水后，用乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥，石油醚为淋洗剂，经色谱柱分离和提纯，得到白色固体，化学式为
2)在溶解步骤1)制得的白色固体3mmol的新制的四氢呋喃70ml溶液中，-78℃下缓慢滴加1.6M正丁基锂溶液3.8ml，搅拌1h后加入三丁基氯化锡9mmol，升至室温后继续搅拌过夜，反应结束后，经色谱柱分离和提纯，得到白色油状液体；
3)将4-氰基溴苯3mmol与步骤2)制得的油状液体1mmol加入到30ml甲苯中，以0.1mmol四三苯基膦钯作为催化剂，氮气保护，110℃的条件下回流24小时，反应结束后，乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥，用体积比为1:1的二氯甲烷与石油醚作为洗涤液过硅胶柱，真空干燥，最后得到式Ⅰ所示目标化合物。
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