CN109096225B - 以2,1,3-苯并噻二唑为导向基的芳基碳氢活化卤代反应方法 - Google Patents

以2,1,3-苯并噻二唑为导向基的芳基碳氢活化卤代反应方法 Download PDF

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Abstract

一种以2,1,3‑苯并噻二唑为导向基的芳基碳氢活化卤代反应方法，所述方法为：将式(I)所示化合物、钠盐、醋酸钯、碘苯二乙酯溶解在醋酸中，升温至90～110℃搅拌反应10～14h，之后反应液经后处理，得到式(II)所示化合物；本发明反应体系简单，所用溶剂廉价易得；底物制备简单且收率高，因此本反应的收率较高；本发明的创新点在于在导向基团的作用下，可一步对2,1,3‑苯并噻二唑共轭分子进行定点修饰引入氯和碘，使得反应路线大大缩短；本发明所得的相应产物收率最高为95％。

Description

以2,1,3-苯并噻二唑为导向基的芳基碳氢活化卤代反应方法
(一)技术领域
本发明涉及一种对2,1,3-苯并噻二唑共轭分子的定点修饰方法，具体涉及一种以2,1,3-苯并噻二唑为导向基的芳基碳氢活化卤代反应方法。
(二)背景技术
2,1,3-苯并噻二唑(BTD)广泛应用于共轭有机分子的构建，其共轭分子可作为液晶材料，有特殊的光电性能，也是一种新型的有机光电材料，可用于光电器件，在光伏太阳能电池，离子识别材料，荧光探针和发光二极管等有着广泛的应用。因此在材料方面有很大的开发与利用价值(Chem.Rev.,2004,104(3):1687-1716；J.Am.Chem.Soc.,2000,122(37):8956-8967； Eur.J.Org.Chem.,2013(2):228-255.)。
目前，使用Suzuki反应是对该类化合物的构筑以及修饰的最常见的途径(Chem.Commun., 2000,11:939-940；Liquid Crystals.,2006,4(33):459-467；Dyes andPigments,2012,95(2): 229-235.)，对于使用传统的交叉偶联反应进行构筑和修饰，往往无法在需要的位点发生反应，或者产生单取代和多取代的混合物，分离难度大。从合成的角度上讲，无法提高产物的选择性，因此造成预期的产物收率普遍较低，如果能利用2,1,3-苯并噻二唑结构中氮杂环对其附近的碳氢键的活化有导向作用，从而可以定点引入新的官能团，无论是从原料的易得性、原子的经济性还是从合成方法的角度上来讲，都是对以往构筑和修饰方法的一个比较大的突破。
(三)发明内容
为了解决以往修饰苯并噻二唑类分子步骤繁琐的问题，本发明提供了一种以2,1,3-苯并噻二唑为导向基的芳基碳氢活化卤代反应方法，该方法可以简洁高效地定点引入氯和碘。
本发明的技术方案如下：
一种以2,1,3-苯并噻二唑为导向基的芳基碳氢活化卤代反应方法，所述方法为：
将式(I)所示化合物、钠盐、醋酸钯、碘苯二乙酯溶解在醋酸中，升温至90～110℃(优选100℃)搅拌反应10～14h(优选12h)，之后反应液经后处理，得到式(II)所示化合物；
所述式(I)所示化合物与钠盐、醋酸钯、碘苯二乙酯的物质的量之比为1：1～1.5：0.05～0.1： 1～1.5，优选1：1.2：0.05：1.2；
所述醋酸的体积用量以式(I)所示化合物的质量计为30～50mL/g；
所述钠盐为氯化钠或碘化钠；
所述后处理的方法为：反应结束后，反应液冷却至室温(20～30℃)，用乙酸乙酯萃取，萃取液经饱和氯化钠溶液洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩后进行快速柱层析，以石油醚/乙酸乙酯(体积比100：1)为洗脱剂，收集含目标化合物的洗脱液，蒸除溶剂并干燥，得到式(II)所示化合物；
Figure BDA0001735551440000021
式(I)或(II)中，
R1为H或所在苯环上的一个取代基，所述取代基选自CH3、F、OCH3或CF3；
R2为所在苯环上的一个或多个(优选一个)取代基，所述取代基各自独立选自CH3、F或Br；
X为Cl或I。
本发明具有以下优点：
反应体系简单，所用溶剂廉价易得；底物制备简单且收率高，因此本反应的收率较高。本发明的创新点在于在导向基团的作用下，可一步对2,1,3-苯并噻二唑共轭分子进行定点修饰引入氯和碘，使得反应路线大大缩短。本发明所得的相应产物收率最高为95％。
(四)具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
Figure BDA0001735551440000022
将4-甲基-7-苯基-2,1,3-苯并噻二唑(45mg,0.2mmol)，氯化钠(14mg,0.24mmol)，碘苯二乙酯(77mg,0.24mmol)，醋酸钯(2.2mg,0.01mmol)，溶解在2ml的醋酸溶剂中，加热到100℃搅拌12小时，用乙酸乙酯萃取，饱和氯化钠溶液洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，柱层析，得到产物4-甲基-7-(2-氯)苯基-2,1,3-苯并噻二唑46mg，收率为88％，产物为黄色固体。 m.p.:98-99℃1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.59–7.55(m,1H),7.54–7.49(m,2H),7.46(dd,J＝ 6.9,1.0Hz,1H),7.42–7.39(m,2H),2.82(d,J＝0.7Hz,3H)ppm.13C NMR(126MHz,CDCl3)δ155.41,153.66,136.56,133.50,131.91,131.51,130.04,129.98,129.95,129.43,127.80,126.68, 17.98ppm.
实施例2
Figure BDA0001735551440000031
将4-甲基-7-苯基-2,1,3-苯并噻二唑(45mg,0.2mmol)，碘化钠(36mg,0.24mmol)，碘苯二乙酯(77mg,0.24mmol)，醋酸钯(2.2mg,0.01mmol)，溶解在2ml的醋酸溶剂中，加热到100℃搅拌12小时，用乙酸乙酯萃取，饱和氯化钠溶液洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，柱层析，得到产物4-甲基-7-(2-碘)苯基-2,1,3-苯并噻二唑66mg，收率为94％，产物为黄色固体。 m.p.:81-83℃1H NMR(500MHz,CDCl3)δ8.03(dd,J＝8.0,0.9Hz,1H),7.49–7.41(m,4H),7.15(td,J＝7.8,1.8Hz,1H),2.85–2.80(m,3H)ppm.13C NMR(126MHz,CDCl3)δ155.43,153.40,142.76,139.52,134.72,131.51,130.84,129.83,129.65,128.09,127.80,99.44,18.10ppm.
实施例3
Figure BDA0001735551440000032
按实施例1所述的方法，不同的是所用底物为：4-甲基-7-(4-甲基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑 (48mg,0.2mmol)，得产物4-甲基-7-(2-氯-4-甲基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑49mg，收率为80％，产物为黄色固体。m.p.:103-105℃1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.51(d,J＝6.9Hz,1H),7.45 (dd,J＝7.0,1.2Hz,1H),7.41–7.37(m,2H),7.21(dt,J＝7.8,1.2Hz,1H),2.81(d,J＝1.1Hz,3H), 2.43(s,3H)ppm.13C NMR(126MHz,CDCl3)δ155.41,153.85,139.73,133.51,133.10,131.62, 131.24,130.40,129.98,128.75,127.81,127.52,20.99,17.96ppm.
实施例4
Figure BDA0001735551440000033
按实施例1所述的方法，不同的是所用底物为：4-甲基-7-(4-氟)苯基-2,1,3-苯并噻二唑 (49mg,0.2mmol)，得产物4-甲基-7-(2-氯-4-氟)苯基-2,1,3-苯并噻二唑48mg，收率为86％，产物为黄色固体。m.p.:145-147℃1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.52–7.44(m,3H),7.32(dd,J＝ 8.6,2.6Hz,1H),7.14(td,J＝8.3,2.6Hz,1H),2.82(d,J＝1.1Hz,3H)ppm.13CNMR(126MHz, CDCl3)δ162.27(d,J＝250.8Hz),155.40,153.67,134.37(d,J＝10.3Hz),132.93(d,J＝8.8Hz), 132.70(d,J＝3.5Hz),131.76,130.24,128.97,127.77,117.31(d,J＝24.8Hz),114.07(d,J＝21.3 Hz),18.00ppm.
实施例5
Figure BDA0001735551440000041
按实施例1所述的方法，不同的是所用底物为：4-甲基-7-(3-甲氧基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑(51mg,0.2mmol)，得产物4-甲基-7-(2-氯-5-甲氧基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑55mg，收率为95％，产物为黄色固体。m.p.:105-107℃1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.52(d,J＝6.9Hz,1H),7.46(d, J＝8.7Hz,2H),7.04(d,J＝3.0Hz,1H),6.95(dd,J＝8.8,3.1Hz,1H),3.83(s,3H),2.82(d,J＝1.1 Hz,3H)ppm.13C NMR(126MHz,CDCl3)δ158.09,155.40,153.54,137.28,131.57,130.57, 130.01,129.96,127.79,124.87,117.34,115.12,55.58,18.01ppm.
实施例6
Figure BDA0001735551440000042
按实施例1所述的方法，不同的是所用底物为：4-甲基-7-(4-三氟甲基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑(59mg,0.2mmol)，得产物4-甲基-7-(2-氯-4-三氟甲基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑41mg，收率为62％，产物为黄色固体。m.p.:78-80℃1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.87–7.84(m,1H),7.69 –7.63(m,2H),7.55(d,J＝6.9Hz,1H),7.48(dd,J＝7.0,1.2Hz,1H),2.83(d,J＝1.1Hz,3H)ppm. 13C NMR(126MHz,CDCl3)δ155.38,153.17,140.13,134.24,132.47,132.42,131.65(q,J＝33.3 Hz),130.15,128.51,127.70,127.04(q,J＝3.8Hz),123.54(q,J＝3.7Hz),123.30(q,J＝272.7Hz), 18.02ppm.
实施例7
Figure BDA0001735551440000051
按实施例2所述的方法，不同的是所用底物为：4-甲基-7-(4-三氟甲基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑(59mg,0.2mmol)，得产物4-甲基-7-(2-碘-4-三氟甲基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑76mg，收率为90％，产物为黄色凝胶。1H NMR(500MHz,CDCl3)δ8.30–8.27(m,1H),7.75(ddd,J＝7.9, 1.8,0.8Hz,1H),7.54(dd,J＝8.0,0.9Hz,1H),7.50–7.45(m,2H),2.84(d,J＝1.1Hz,3H)ppm. 13C NMR(126MHz,CDCl3)δ155.36,152.84,146.40,136.32(q,J＝3.9Hz),133.38,132.32, 131.51(q,J＝33.1Hz),130.97,129.80,127.67,124.99(q,J＝3.6Hz),122.83(q,J＝272.8Hz), 99.17,18.07ppm.
实施例8
Figure BDA0001735551440000052
按实施例2所述的方法，不同的是所用底物为：4-甲基-7-(3-三氟甲基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑(59mg,0.2mmol)，得产物4-甲基-7-(2-碘-5-三氟甲基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑68mg，收率为81％，产物为黄色固体。m.p.:87-89℃1H NMR(500MHz,CDCl3)δ8.17(dd,J＝8.3,0.9Hz, 1H),7.67(d,J＝2.2Hz,1H),7.50–7.45(m,2H),7.43–7.38(m,1H),2.84(d,J＝1.0Hz,3H) ppm.13C NMR(126MHz,CDCl3)δ155.37,152.90,143.72,140.12,133.42,132.32,130.72(q,J＝ 33.0Hz),129.89,127.69,127.33(q,J＝3.9Hz),126.03(q,J＝3.7Hz),123.83(q,J＝272.6Hz), 103.87(d,J＝1.6Hz),18.07ppm.
实施例9
Figure BDA0001735551440000053
按实施例2所述的方法，不同的是所用底物为：4-甲基-7-(4-甲氧基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑(51mg,0.2mmol)，得产物4-甲基-7-(2-碘-4-甲氧基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑50mg，收率为65％，产物为黄色固体。m.p.:99-101℃1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.57(d,J＝2.6Hz,1H),7.44(d,J ＝3.2Hz,2H),7.33(d,J＝8.5Hz,1H),7.04(dd,J＝8.5,2.6Hz,1H),3.87(s,3H),2.81(d,J＝0.9 Hz,3H)ppm.13C NMR(126MHz,CDCl3)δ159.50,155.42,153.81,135.07,134.34,131.21, 131.07,130.08,127.80,124.64,114.27,99.39,55.62,18.05ppm.
实施例10
Figure BDA0001735551440000061
按实施例2所述的方法，不同的是所用底物为：4-甲基-7-(3-甲氧基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑(51mg,0.2mmol)，得产物4-甲基-7-(2-碘-5-甲氧基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑57mg，收率为75％，产物为黄色凝胶。1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.88(d,J＝8.7Hz,1H),7.47–7.42(m,2H), 7.00(d,J＝3.0Hz,1H),6.76(dd,J＝8.8,3.0Hz,1H),3.82(s,3H),2.82(d,J＝1.0Hz,3H)ppm. 13C NMR(126MHz,CDCl3)δ159.70,155.41,153.26,143.58,139.99,134.61,131.55,129.71, 127.77,116.89,115.88,87.88,55.43,18.06ppm.
实施例11
Figure BDA0001735551440000062
按实施例2所述的方法，不同的是所用底物为：4-溴-5,6-二氯-7-苯基-2,1,3-苯并噻二唑 (65mg,0.2mmol)，得产物4-溴-5,6-二氟-7-(2-碘)苯基-2,1,3-苯并噻二唑67mg，收率为74％，产物为黄色固体。m.p.:102-104℃1H NMR(500MHz,CDCl3)δ8.06(dd,J＝8.0,1.2Hz,1H),7.55 (td,J＝7.6,1.2Hz,1H),7.38(dd,J＝7.6,1.6Hz,1H),7.25(td,J＝7.8,1.7Hz,1H)ppm.13C NMR (126MHz,CDCl3)δ151.96(dd,J＝258.8,20.1Hz),149.93(dd,J＝260.2,18.5Hz),149.60(d,J＝ 5.0Hz),149.13(d,J＝7.7Hz),139.59,135.34(d,J＝2.5Hz),131.00,130.93,128.32,121.91(d,J ＝16.2Hz),99.56(dd,J＝21.4,2.5Hz),98.92ppm。

Claims (5)

1.一种以2,1,3-苯并噻二唑为导向基的芳基碳氢活化卤代反应方法，其特征在于，所述方法为：
将式(I)所示化合物、钠盐、醋酸钯、碘苯二乙酯溶解在醋酸中，升温至90～110℃搅拌反应10～14h，之后反应液经后处理，得到式(II)所示化合物；
所述式(I)所示化合物与钠盐、醋酸钯、碘苯二乙酯的物质的量之比为1：1～1.5：0.05～0.1：1～1.5；
所述钠盐为氯化钠或碘化钠；
Figure FDA0002491488040000011
式(I)或(II)中，
R1为H或所在苯环上的一个取代基，所述取代基选自CH3、F、OCH3或CF3，并且，所述取代基位于苯并噻二唑基的对位或间位，同时，当所述取代基位于苯并噻二唑基的间位时，X在其对位；
R2为所在苯环上的一个或多个取代基，所述取代基各自独立选自CH3、F或Br；
X为Cl或I。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，升温至100℃搅拌反应12h。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述式(I)所示化合物与钠盐、醋酸钯、碘苯二乙酯的物质的量之比为1：1.2：0.05：1.2。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述醋酸的体积用量以式(I)所示化合物的质量计为30～50mL/g。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述后处理的方法为：反应结束后，反应液冷却至室温，用乙酸乙酯萃取，萃取液经饱和氯化钠溶液洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩后进行快速柱层析，以石油醚/乙酸乙酯体积比100：1的混合溶剂为洗脱剂，收集含目标化合物的洗脱液，蒸除溶剂并干燥，得到式(II)所示化合物。
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