CN107021971A - 对称十二烷氧基苯基卟啉苯甲酰胺己烷亚胺桥连苝三元化合物 - Google Patents

对称十二烷氧基苯基卟啉苯甲酰胺己烷亚胺桥连苝三元化合物 Download PDF

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孔翔飞
张来齐
宫宏康
王桂霞
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    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D519/00—Heterocyclic compounds containing more than one system of two or more relevant hetero rings condensed among themselves or condensed with a common carbocyclic ring system not provided for in groups C07D453/00 or C07D455/00

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Abstract

本发明的目的是提供对称十二烷氧基苯基卟啉苯甲酰胺己烷亚胺桥连苝三元化合物(如图1所示)的合成方法。本发明的目的是提供一种对称十二烷氧基苯基卟啉苯甲酰胺己烷亚胺桥连苝三元化合物的合成方法。本发明合成路线分为以下两个部分：第一部分是通过一锅法合成卟啉酯然后与1,6‑己二胺为主要原料合成一个带氨基支链的卟啉化合物；第二部分是将上述得到的中间体和苝四羧酸酐在咪唑中发生酰胺反应合成得到目标化合物。本发明设计并合成了以烷氧基卟啉为电子给体(Donor)，柔性烷氧基链为桥体(Bridge)，苝亚胺单元为电子受体(Acceptor)的有D‑B‑A型结构的三元化合物，这类化合物作为材料可以应用在有机光伏材料、液晶材料、有机太阳能电池、有机发光二极管等领域。

Description

对称十二烷氧基苯基卟啉苯甲酰胺己烷亚胺桥连苝三元化 合物
技术领域
本发明涉及一种对称十二烷氧基苯基卟啉苯甲酰胺己烷亚胺桥连苝三元化合物的合成方法
背景技术
卟啉类分子是一种具有大π共轭体系的化合物，有着类似盘状液晶分子的盘状中心。同时卟啉盘状液晶由于其芳香核中π-π轨道间的相互作用，能够在一维方向上自组装堆积成柱状相，从而使电荷载流子沿着主体方向的迁移率要远远高于沿柱间方向的迁移。此外，高度对称的盘状液晶还有着较大的折射指数，较宽的相变行为和较高的焓变等特征使得卟啉液晶的研究有着重要的意义。
苝酰亚胺类盘状液晶材料是一类具有特殊稠环结构的化合物，具有良好的光、热稳定性和抗氧化性，同时拥有较宽的光谱吸收范围，以及高荧光量子产率等优良的光学性质。由于苝核呈缺电子体系性质，具有较高的电子亲和能，这使得苝酰亚胺类衍生物成为一种典型的 n型有机半导体材料，因此在有机光伏领域得到了广泛研究。
本发明设计并合成了以烷氧基卟啉为电子给体(Donor)，柔性烷氧基链为桥体(Bridge)，苝亚胺单元为电子受体(Acceptor)的有D-B-A型结构的三元化合物，这类化合物作为材料可以应用在有机光伏材料、液晶材料、有机太阳能电池、有机发光二极管等领域。
发明内容
本发明的目的是提供一种对称十二烷氧基苯基卟啉苯甲酰胺己烷亚胺桥连苝三元化合物的合成方法。
本发明合成路线分为以下两个部分：第一部分是通过一锅法合成卟啉酯然后与1,6-己二胺为主要原料合成一个带氨基支链的卟啉化合物；第二部分是将上述得到的中间体和苝四羧酸酐在咪唑中发生酰胺反应合成得到目标化合物。
本发明设计并合成了以烷氧基卟啉为电子给体(Donor)，柔性烷氧基链为桥体(Bridge)，苝亚胺单元为电子受体(Acceptor)的有D-B-A型结构的三元化合物，这类化合物作为材料可以应用在有机光伏材料、液晶材料、有机太阳能电池、有机发光二极管等领域。
附图说明
图1为对称十二烷氧基苯基卟啉苯甲酰胺己烷亚胺桥连苝三元化合物的结构式。
图2为合成对称十二烷氧基苯基卟啉苯甲酰胺己烷亚胺桥连苝三元化合物的路线图。
图中标记为：1-化合物1，2-化合物2，3-化合物3，4-化合物4。
具体实施方式
实施例：
实施例中所使用的化学试剂和溶剂均为分析纯。
(1)对十二烷氧基苯甲醛(化合物1)的合成：
将2.44g对羟基苯甲醛，6.73g溴代十二烷和5.52g无水碳酸钾，溶于20mL经CaH2干燥的N,N-二甲基甲酰胺溶剂。氮气保护下，加热至80℃搅拌12小时。冷却至室温，将反应液倒入100mL水中，用20mL二氯甲烷萃取，用无水硫酸钠进行干燥有机层，经旋转蒸发仪除去溶剂后，用200-300目硅胶柱层析提纯(淋洗液是二氯甲烷：石油醚体积比为1:5-1:2)，得到淡黄色液体即化合物1(5.75g，产率98％)。bp>300℃,IR(KBr)νmax(cm-1):1610,1380,1260,841；1H NMR(300MHz,CDCl3)δ/ppm:9.87(s,H),7.68(t,J＝6.9Hz,2H),6.89(d,J＝8.4Hz,2H), 3.99(t,J＝6.9Hz,2H),1.83-1.76(m,J＝6.9Hz,4H),0.96-1.31(m,J＝5.4Hz,10H).
(2)5-对苯甲酸甲酯基-10,15,20-三对十二烷氧基苯基卟啉(化合物2)的合成：
将5.88g化合物1，1.20g对酰基苯甲酸甲酯和1.85g间硝基苯甲酸，溶于32mL二甲苯溶液，通过恒压滴液漏斗滴加32mL含有1.91g吡咯的二甲苯溶液10分钟，加热140℃搅拌3.5小时。反应结束，冷却至室温，将180mL的无水甲醇倒入反应液中，静置后抽滤，得到紫色物质，用200-300目硅胶柱层析提纯(淋洗液是二氯甲烷/石油醚体积比为1:2-1:1)，用二氯甲烷/无水甲醇＝1：1重结晶，得到紫色固体即化合物2(2.3克，产率32.7％)。Mp 125.1-126.2℃, IR(KBr)νmax(cm-1):1720,1350,1240,803；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ/ppm 8.90(d,J＝6.0Hz, 6H),8.76(d,J＝4.7Hz,2H),8.44(d,J＝8.0Hz,2H),8.30(d,J＝8.0Hz,2H),8.16-8.05(m,6H), 7.29(d,J＝8.4Hz,6H),4.15(d,J＝5.6Hz,6H),4.11(s,3H),1.93(m,3H),1.77-1.54(m,12H), 1.51-1.35(m,12H),1.06(m 9H),1.00(t,J＝6.8Hz,9H),-2.74(s,2H).
(3)5-对苯甲酰胺己胺基-10,15,20-三对十二烷氧基苯基卟啉(化合物3)合成
将1.3g化合物2加入到带磁子搅拌的100mL的单口烧瓶中，氮气保护，升温至85℃，分别和至少3倍摩尔量的1,6-己二胺反应，反应结束后对反应液进行萃取处理，先加入100mL 的水，然后加入二氯甲烷30mL，收集有机层，在分次加入适量的二氯甲烷，直至新加入的二氯甲烷无色；重复该步骤三次，其中前两次加入的为水，最后一次为饱和氯化钠溶液。把收集的有机层用无水硫酸钠干燥，减压旋蒸得到紫色粗产物。然后用柱层层析提纯，分离得到目标产物3。
(4)对称十二烷氧基苯基卟啉苯甲酰胺己烷亚胺桥连苝(化合物4)的合成
化合物3与苝四羧酸酐2.5:1加入到带有磁子搅拌的100mL单口烧瓶中，适量的咪唑为溶剂，加入少量的冰醋酸做催化剂，氮气保护，升温至130℃反应8-12小时。咪唑对于柱层层析提纯过程的影响很大，很容易造成物质不易分离，并且咪唑在冷水中的溶解度不高，所以在萃取时先加入适量的热水搅拌，是咪唑溶于热水中，分离水层和有机层，除去咪唑，再对有机层萃取。先加入100mL的水，然后加入二氯甲烷30mL，收集有机层，在分次加入适量的二氯甲烷，直至新加入的二氯甲烷无色；重复该步骤三次，其中前两次加入的为水，最后一次为饱和氯化钠溶液。把收集的有机层用无水硫酸钠干燥，减压旋蒸得到红褐色粗产物，柱层层析提纯，得到目标产物4。Mp 106.8-108.6℃,IR(KBr)νmax(cm-1):3428,2921,2848,1692, 1660,1599,1512,1465,1398,1352,1249,1174,1108,1028,972,806,737.1H NMR(500MHz,CDCl3) δ8.94–8.74(m,3H),8.68(s,1H),8.24–7.96(m,6H),7.78(d,J＝10Hz,1H),7.30(s,1H),7.29 –7.26(m,1H),7.18(d,J＝5.0Hz,2H),6.82(s,1H),4.26(m,1H),4.15(d,J＝5.0Hz,3H),3.67 (s,1H),1.99(m,3H),1.90–1.77(m,2H),1.62(s,11H),1.31(d,J＝10.0Hz,24H),0.92(m,5H), -2.93(s,1H)。

Claims (1)

1.本发明涉及一种对称十二烷氧基苯基卟啉苯甲酰胺己烷亚胺桥连苝三元化合物的合成方法，合成路线如下：
(1)对十二烷氧基苯甲醛(化合物1)的合成：
将2.44g对羟基苯甲醛，6.73g溴代十二烷和5.52g无水碳酸钾，溶于20mL经CaH2干燥的N,N-二甲基甲酰胺溶剂。氮气保护下，加热至80℃搅拌12小时。冷却至室温，将反应液倒入100mL水中，用20mL二氯甲烷萃取，用无水硫酸钠进行干燥有机层，经旋转蒸发仪除去溶剂后，用200-300目硅胶柱层析提纯(淋洗液是二氯甲烷：石油醚体积比为1:5-1:2)，得到淡黄色液体即化合物1(5.75g，产率98％)。bp>300℃,IR(KBr)νmax(cm-1):1610,1380,1260,841；1H NMR(300MHz,CDCl3)δ/ppm:9.87(s,H),7.68(t,J＝6.9Hz,2H),6.89(d,J＝8.4Hz,2H),3.99(t,J＝6.9Hz,2H),1.83-1.76(m,J＝6.9Hz,4H),0.96-1.31(m,J＝5.4Hz,10H).
(2)5-对苯甲酸甲酯基-10,15,20-三对十二烷氧基苯基卟啉(化合物2)的合成：
将5.88g化合物1，1.20g对酰基苯甲酸甲酯和1.85g间硝基苯甲酸，溶于32mL二甲苯溶液，通过恒压滴液漏斗滴加32mL含有1.91g吡咯的二甲苯溶液10分钟，加热140℃搅拌3.5小时。反应结束，冷却至室温，将180mL的无水甲醇倒入反应液中，静置后抽滤，得到紫色物质，用200-300目硅胶柱层析提纯(淋洗液是二氯甲烷/石油醚体积比为1:2-1:1)，用二氯甲烷/无水甲醇＝1：1重结晶，得到紫色固体即化合物2(2.3克，产率32.7％)。Mp 125.1-126.2℃,IR(KBr)νmax(cm-1):1720,1350,1240,803；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ/ppm 8.90(d,J＝6.0Hz,6H),8.76(d,J＝4.7Hz,2H),8.44(d,J＝8.0Hz,2H),8.30(d,J＝8.0Hz,2H),8.16-8.05(m,6H),7.29(d,J＝8.4Hz,6H),4.15(d,J＝5.6Hz,6H),4.11(s,3H),1.93(m,3H),1.77-1.54(m,12H),1.51-1.35(m,12H),1.06(m 9H),1.00(t,J＝6.8Hz,9H),-2.74(s,2H).
(3)5-对苯甲酰胺己胺基-10,15,20-三对十二烷氧基苯基卟啉(化合物3)合成
将1.3g化合物2加入到带磁子搅拌的100mL的单口烧瓶中，氮气保护，升温至85℃，分别和至少3倍摩尔量的1,6-己二胺反应，反应结束后对反应液进行萃取处理，先加入100mL的水，然后加入二氯甲烷30mL，收集有机层，在分次加入适量的二氯甲烷，直至新加入的二氯甲烷无色；重复该步骤三次，其中前两次加入的为水，最后一次为饱和氯化钠溶液。把收集的有机层用无水硫酸钠干燥，减压旋蒸得到紫色粗产物。然后用柱层层析提纯，分离得到目标产物3。
(4)对称十二烷氧基苯基卟啉苯甲酰胺己烷亚胺桥连苝(化合物4)的合成
化合物3与苝四羧酸酐2.5:1加入到带有磁子搅拌的100mL单口烧瓶中，适量的咪唑为溶剂，加入少量的冰醋酸做催化剂，氮气保护，升温至130℃反应8-12小时。咪唑对于柱层层析提纯过程的影响很大，很容易造成物质不易分离，并且咪唑在冷水中的溶解度不高，所以在萃取时先加入适量的热水搅拌，是咪唑溶于热水中，分离水层和有机层，除去咪唑，再对有机层萃取。先加入100mL的水，然后加入二氯甲烷30mL，收集有机层，在分次加入适量的二氯甲烷，直至新加入的二氯甲烷无色；重复该步骤三次，其中前两次加入的为水，最后一次为饱和氯化钠溶液。把收集的有机层用无水硫酸钠干燥，减压旋蒸得到红褐色粗产物，柱层层析提纯，得到目标产物4。Mp 106.8-108.6℃,IR(KBr)νmax(cm-1):3428,2921,2848,1692,1660,1599,1512,1465,1398,1352,1249,1174,1108,1028,972,806,737.1H NMR(500MHz,CDCl3)δ8.94–8.74(m,3H),8.68(s,1H),8.24–7.96(m,6H),7.78(d,J＝10Hz,1H),7.30(s,1H),7.29–7.26(m,1H),7.18(d,J＝5.0Hz,2H),6.82(s,1H),4.26(m,1H),4.15(d,J＝5.0Hz,3H),3.67(s,1H),1.99(m,3H),1.90–1.77(m,2H),1.62(s,11H),1.31(d,J＝10.0Hz,24H),0.92(m,5H),-2.93(s,1H).
实施例中所使用的化学试剂和溶剂均为分析纯。
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