CN109485605A

CN109485605A - 一种10h-螺[吖啶-9,9`-芴]及其衍生物的制备方法

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Publication number: CN109485605A
Application number: CN201910062609.4A
Authority: CN
Inventors: 何林; 王伟华; 杜广芬; 顾承志
Original assignee: Shihezi University
Current assignee: Shihezi University
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2019-03-19
Anticipated expiration: 2039-01-23
Also published as: CN109485605B

Abstract

本发明提供了一种10H‑螺[吖啶‑9,9`‑芴]及其衍生物的制备方法，属于有机合成技术领域，本发明以亚胺类化合物、氟化钾、18‑冠‑6和甲磺酸苯酯类化合物为原料，进行环加成反应，整个反应利用“一锅法”只需一步就能够完成10H‑螺[吖啶‑9,9'‑芴]及其衍生物的合成，相比于传统方法，本发明在制备过程中无需使用危险试剂或过渡金属催化，制备过程更加安全、环保，且具有较高产率和纯度。此外，本发明提供的制备方法生产成本低、操作简单，适宜规模化生产。

Description

一种10H-螺[吖啶-9,9′-芴]及其衍生物的制备方法

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，具体涉及一种10H-螺[吖啶-9,9′-芴]及其衍生物的制备方法。

背景技术

传统的荧光红、绿、蓝发射器不能达到高效率、高亮度、高对比度和长寿命的鲜艳全彩显示器的要求，因此，对有机三重态红色、绿色和蓝色发光材料(磷光材料)的研究已成为重要的发展之一。在三重态蓝色发光材料中通常以含芳基氨基的有机物为主体材料，例如4,4-N,N-二咔唑-联苯(CBP)，但是该化合物没有足够的三重态能量来进行有效的能量转移。

具有螺核的分子固有的非共轭正交构型，使其具有构建高感光性的三重态且热力学稳定的双极主体材料的潜力。然而，现有的合成方法繁琐，制备中通常使用危险试剂或过渡金属，阻碍了该类化合物在光电材料上的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种10H-螺[吖啶-9,9′-芴]及其衍生物的制备方法，本发明提供的10H-螺[吖啶-9,9′-芴]及其衍生物的制备方法利用“一锅法”只需一步就能够完成目标化合物的合成，无需金属催化，制备过程安全、环保，且具有较高产率。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种10H-螺[吖啶-9,9′-芴]及其衍生物的制备方法，包括以下步骤:

在保护性气氛条件下，将亚胺类化合物、氟化钾、18-冠-6和甲磺酸苯酯类化合物混合，进行环加成反应，得到10H-螺[吖啶-9,9′-芴]及其衍生物；

其中，所述亚胺类化合物具有式I所示结构：

式I中，R₁包括氢、甲基、甲氧基或氯；R₃包括氢或溴；

所述甲磺酸苯酯类化合物具有式Ⅱ所示结构：

式Ⅱ中，R₂、R₂′和R₂″独立地包括氢、甲基、甲氧基、氯或氟。

优选地，所述10H-螺[吖啶-9,9′-芴]及其衍生物包括

优选地，所述亚胺类化合物与所述甲磺酸苯酯类化合物的摩尔比为1:(1～2)。

优选地，所述氟化钾与所述甲磺酸苯酯类化合物的摩尔比为(2～4):1。

优选地，所述氟化钾与18-冠-6的摩尔比为1:(0.5～1.5)。

优选地，所述混合在保护性气氛条件下进行，所述保护性气氛包括氮气气氛或氩气气氛。

优选地，所述混合在有机溶剂存在下进行，所述有机溶剂包括乙腈、四氢呋喃、甲苯或二氯甲烷。

优选地，所述混合的具体过程为：先将亚胺类化合物、氟化钾和18-冠-6混合，然后将甲磺酸苯酯类化合物滴加到所得混合物中；其中，所述滴加的速度为25～35滴/分钟。

优选地，所述环加成反应的反应温度为80～85℃；所述环加成反应的反应时间为22～26h。

优选地，所述环加成反应后还包括将所得体系进行分离纯化，得到10H-螺[吖啶-9,9′-芴]及其衍生物；所述分离纯化的方式包括柱层析或重结晶。

本发明提供了一种10H-螺[吖啶-9,9′-芴]及其衍生物的制备方法，本发明以亚胺类化合物和甲磺酸苯酯类化合物为主料，在保护性气氛条件下，在氟化钾和18-冠-6作用下，进行环加成反应，生成氮杂环丁烷中间体，借助氮杂环丁烷中间体的四元环强的环张力，经过N-芳基的邻位的亲核进攻引起快速的分子内开环反应，从而形成螺环吖啶，整个反应利用“一锅法”只需一步就能够完成10H-螺[吖啶-9,9′-芴]及其衍生物的合成，相比于传统方法，本发明在制备过程中无需使用危险试剂或过渡金属催化，制备过程更加安全、环保，且具有较高产率。实施例的实验结果表明，采用本发明提供的制备方法，10H-螺[吖啶-9,9′-芴]及其衍生物的收率和纯度较高，产物收率达38～75％；产物纯度>99％。此外，本发明提供的制备方法生产成本低、操作简单，适宜规模化生产。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的10H-螺[吖啶-9,9′-芴]的红外谱图；

图2为本发明实施例2制备的2-甲基-10H-螺[吖啶-9,9′-芴]的红外谱图；

图3为本发明实施例3制备的2-甲氧基-10H-螺[吖啶-9,9′-芴]的红外谱图；

图4为本发明实施例4制备的2-氯-10H-螺[吖啶-9,9′-芴]的红外谱图；

图5为本发明实施例5制备的2′,7′-二溴-10H-螺[吖啶-9,9′-芴]的红外谱图；

图6为本发明实施例6制备的4-甲氧基-10H-螺[吖啶-9,9′-芴]的红外谱图；

图7为本发明实施例7制备的3-氯-10H-螺[吖啶-9,9′-芴]的红外谱图；

图8为本发明实施例8制备的2，3-二甲基-10H-螺[吖啶-9,9′-芴]的红外谱图；

图9为本发明实施例9制备的2，3-二氟-10H-螺[吖啶-9,9′-芴]的红外谱图。

具体实施方式

本发明提供了一种10H-螺[吖啶-9,9′-芴]及其衍生物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:

其中，所述亚胺类化合物具有式I所示结构：

式I中，R₁包括氢、甲基、甲氧基或氯；R₃包括氢或溴；

所述甲磺酸苯酯类化合物具有式Ⅱ所示结构：

式Ⅱ中，R₂、R₂′和R₂”独立地包括氢、甲基、甲氧基、氯或氟。

本发明在保护性气氛条件下，将亚胺类化合物、氟化钾、18-冠-6和甲磺酸苯酯类化合物混合，进行环加成反应，得到10H-螺[吖啶-9,9′-芴]及其衍生物。

在本发明中，所述10H-螺[吖啶-9,9′-芴]及其衍生物包括

在本发明中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。

在本发明中，所述亚胺类化合物与所述甲磺酸苯酯类化合物的摩尔比优选为1:(1～2)，更优选为1:1.5。

在本发明中，所述亚胺类化合物优选为现配现用，在本发明的实施例中，优选参照Yan Liu等著“Facile Synthesis of Triarylmethanimine Promoted by a Lewis Acid-Base Pair:Theoretical and Experimental Studies”，Aust.J.Chem.2012，65，1390～1395中的制备方法制备亚胺类化合物。在本发明中，所述胺类化合物具有式I所示结构：

式I中，R₁包括氢、甲基、甲氧基或氯；R₃包括氢或溴。

在本发明中，所述甲磺酸苯酯类化合物具有式Ⅱ所示结构：

式Ⅱ中，R₂、R₂′和R₂”独立地包括氢、甲基、甲氧基、氯或氟。在本发明的实施例中，当R₂为氢时，R₂′优选为氢，R₂”优选为氢或甲氧基；当R₂为甲基时，R₂′优选为甲基，R₂”优选为氢；当R₂为氯时，R₂′优选为氢，R₂”优选为氢；当R₂为氟时，R₂′优选为氟，R₂”优选为氢。

在本发明中，式Ⅱ中，简写为TfO-，简写为TMS-。

在本发明中，所述氟化钾与所述甲磺酸苯酯类化合物的摩尔比优选为(2～4):1，更优选为3:1。

在本发明中，所述氟化钾与18-冠-6的摩尔比优选为1:(0.5～1.5)更优选为1:1。在本发明中，氟化钾中的氟离子进攻甲磺酸苯酯类化合物中的三甲基硅基，并与硅原子形成强的氟硅键，碳硅键断裂形成碳负离子，然后三氟甲磺酸基离去形成苯炔，苯炔再与亚胺类化合物进行环加成反应，生成10H-螺[吖啶-9,9′-芴]及其衍生物；18-冠-6能够络合氟化钾中的钾离子，使氟离子分离出来，更容易进攻三甲基硅基，具体作用机理如下所示：

在本发明中，所述保护性气氛包括氮气气氛或氩气气氛。在本发明中，提供所述保护性气氛条件的具体过程优选为：先将体系抽真空，然后再通入保护性气体，如此交替进行3～5次，最后一次抽真空后通入保护性气体，并保持保护性气体的持续通入。本发明在保护性气氛条件下进行原料的混合，能够避免氧气等其他因素对产物的影响，提高产物纯度。

在本发明中，所述混合时的加料顺序优选为：先将亚胺类化合物、氟化钾和18-冠-6混合，然后将甲磺酸苯酯类化合物滴加到所得混合物中；其中，所述滴加的速度优选为25～35滴/分钟，更优选为30滴/分钟。本发明限定甲磺酸苯酯类化合物采用滴加的方式与其他原料混合，能够保证甲磺酸苯酯类化合物在反应体系中快速分散，避免喷溅，从而提高产物收率和纯度。

在本发明中，所述混合优选为在有机溶剂存在下进行，所述有机溶剂优选包括乙腈、四氢呋喃、甲苯或二氯甲烷，更优选为乙腈。在本发明中，所述有机溶剂与甲磺酸苯酯类化合物的用量比优选为2mL：(0.1～0.2)mmol，更优选为2mL：0.15mmol。本发明对所述有机溶剂的添加时机没有特殊的限定，在本发明中的实施例中，优选在亚胺类化合物、氟化钾和18-冠-6混合后，加入有机溶剂，再将甲磺酸苯酯类化合物滴加到所得混合物中。本发明限定原料混合在有机溶剂存在下进行，有利于制备原料的溶解。

在本发明中，所述环加成反应优选在回流条件下进行，在本发明中，所述环加成反应的反应温度优选为80～85℃，更优选为81～82℃；所述环加成反应的反应时间优选为22～26h，更优选为24h。在本发明中，所述反应时间以系统温度达到80～85℃开始计时。本发明将环加成反应的条件控制在上述范围，有利于甲磺酸苯酯类化合物与亚胺类化合物，在氟化钾、18-冠-6作用下，进行[2+2]环加成反应，生成氮杂环丁烷中间体，借助氮杂环丁烷中间体的四元环强的环张力，经过N-芳基的邻位的亲核进攻引起快速的分子内开环反应，从而形成螺环吖啶。

在本发明中，所述环加成反应后优选还包括将所得体系进行分离纯化，得到10H-螺[吖啶-9,9′-芴]及其衍生物。在本发明中，进行所述分离纯化前，优选是将环加成反应后所得体系冷却至室温，然后去除有机溶剂。在本发明中，所述室温具体指26～30℃。在本发明中，所述去除有机溶剂的方法优选包括旋转蒸发仪蒸发、真空干燥或鼓风干燥，更优选为采用旋转蒸发仪蒸发。当采用旋转蒸发仪去除有机溶剂时，本发明优选蒸发温度为35～40℃；本发明对所述蒸发时间没有特殊的限定，以有机溶剂蒸发完全为宜。在本发明中，所述分离纯化的方式优选包括柱层析或重结晶。本发明对所述柱层析或重结晶的操作条件没有特殊的限定，采用本领域常规的柱层析或重结晶操作条件即可。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

(1)室温下，将25mL氯仿加入到5.0mmol芴酮和8.5mmol三氯化铝的混合物中，搅拌条件下加入8.0mmol苯胺和25.5mmol三乙胺的混合溶液，搅拌3.5小时，加入4mol/L的氢氧化钠溶液淬灭，用二氯甲烷萃取有机相，用氧化铝柱层析分离纯化，得到N-苯基-9H-芴-9-亚胺(参见Yan Liu等著“Facile Synthesis of Triarylmethanimine Promoted by aLewis Acid-Base Pair:Theoretical and Experimental Studies”，Aust.J.Chem.2012，65，1390～1395)。

反应方程式为：

(2)将25mL的反应管放入红外干燥箱中干燥30min，冷却至室温后，准确称取0.1mmol步骤(1)所得N-苯基-9H-芴-9-亚胺，0.45mmol氟化钾和0.45mmol 18-冠-6于所述反应管中，先将体系抽真空，然后再通入氮气，如此交替进行3次，最后一次抽真空后，通入氮气，并保持氮气的持续通入，加入2.0mL乙腈，在搅拌下，用50μL微量进样器按30滴/分钟的滴加速度加入0.15mmol 2-(三甲基硅基)三氟甲磺酸苯酯，加样完毕后，在82℃条件下回流24h；待反应完成后，冷却至室温，采用旋转蒸发仪在35～40℃条件下蒸干溶剂，通过氧化铝柱层析分离得到24.9mg10H-螺[吖啶-9,9′-芴]，所述10H-螺[吖啶-9,9′-芴]为浅黄色固体，产率为75％，纯度大于99％，熔点为270.6～271.8℃。

反应方程式为：

分析结果如下：

¹H NMR(400MHz，DMSO-d₆)δ9.25(s，1H)，7.92(d，J＝7.6Hz，2H)，7.37(td，J＝7.3，1.5Hz，2H)，7.26–7.16(m，4H)，7.08–7.01(m，2H)，7.0–6.95(m，2H)，6.52–6.44(m，2H)，6.12(dd，J＝7.8，1.3Hz，2H)；

¹³C NMR(100MHz，DMSO-d₆)δ156.5，139.8，139.0，128.8，128.1，127.9，127.3，125.8，123.5，120.7，112.0，114.7，56.8；

FTIR(film)3394，2923，1637，1606，1580，1504，1480，1454，1446，1384，1320，1252，1154，1097，1046，924，842，746，732cm^-1；

HRMS(ESI)m/z calcd for C₂₅H₁₈N⁺(M+H)⁺332.14338，found 332.14346。

实施例2

(1)按照实施例1的方法制备得到N-(对甲苯基)-9H-芴-9-基亚胺，区别仅在于将苯胺换为对甲基苯胺；

反应方程式为：

(2)按照实施例1的方案制备得到24.8mg 2-甲基-10H-螺[吖啶-9,9′-芴]，区别仅在于将N-苯基-9H-芴-9-亚胺换为N-(对甲苯基)-9H-芴-9-基亚胺；

反应方程式为：

所得2-甲基-10H-螺[吖啶-9,9′-芴]为白色固体，产率为72％，纯度大于99％，熔点为225.2～227.1℃。

分析结果如下：

¹HNMR(400MHz，DMSO-d₆)δ9.12(s，1H)，7.92(d，J＝7.5Hz，2H)，7.37(td，J＝7.4，1.2Hz，2H)，7.26–7.16(m，4H)，7.05–6.99(m，1H)，6.96–6.92(m，1H)，6.88(d，J＝2.5Hz，2H)，6.45(ddd，J＝8.3，7.1，1.4Hz，1H)，6.08(dd，J＝7.8，1.4Hz，1H)，5.93(d，J＝1.7Hz，1H)，1.90(s,3H)；

¹³C NMR(100MHz，DMSO-d₆)δ156.4，140.0，139.0，137.6，128.8，128.7，128.4，128.1，127.9，127.2，127.2，125.8，123.4，123.3，120.7，119.7，114.8，114.6，56.8，20.8；

FTIR(film)3448，1735，1719，1685，1655，1648，1637，1560，1545，1508，1482，1438，1384，1086，745cm^-1；

HRMS(ESI)m/z calcd for C₂₆H₂₀N⁺(M+H)⁺346.15903，found 346.15948。

实施例3

(1)按照实施例1的方法制备得到N-(4-甲氧基苯基)-9H-芴-9-基亚胺，区别仅在于将苯胺换为对甲氧基苯胺；

反应方程式为：

(2)按照实施例1的方案制备得到19.5mg 2-甲氧基-10H-螺[吖啶-9,9′-芴]，区别仅在于将N-苯基-9H-芴-9-亚胺换为N-(4-甲氧基苯基)-9H-芴-9-基亚胺；

反应方程式为：

所得2-甲氧基-10H-螺[吖啶-9,9′-芴]为浅黄色固体，产率为54％，纯度大于99％，熔点为213.6～214.5℃。

分析结果如下：

¹HNMR(400MHz，DMSO-d₆)δ9.04(s，1H)，7.92(d，J＝7.6Hz，2H)，7.38(t，J＝7.3Hz，2H)，7.22(dt，J＝14.2，7.5Hz，4H)，7.03(t，J＝7.6Hz，1H)，6.94(dd，J＝8.0，4.8Hz，2H)，6.74(dd，J＝8.7，2.8Hz，1H)，6.45(t，J＝7.4Hz，1H)，6.11(d，J＝7.7Hz，1H)，5.64(d，J＝2.8Hz，1H)，3.40(s，3H)；

¹³C NMR(100MHz，DMSO-d₆)δ156.0，153.2，140.3，139.0，134.0，128.8，128.2，128.0，127.2，125.7，124.7，122.6，120.7，119.5，115.4，114.5，113.3，112.8，57.0，55.4；

FTIR(film)3442，1636，1481，1438，1384，1087，745cm^-1；

HRMS(ESI)m/z calcd for C₂₆H₂₀NO⁺(M+H)⁺362.15394，found 362.15332。

实施例4

(1)按照实施例1的方法制备得到N-(4-氯苯基)-9H-芴-9-基亚胺，区别仅在于将苯胺换为对氯苯胺；

反应方程式为：

(2)按照实施例1的方案制备得到18.6mg2-氯-10H-螺[吖啶-9,9′-芴]，区别仅在于将N-苯基-9H-芴-9-亚胺换为N-(4-氯苯基)-9H-芴-9-基亚胺；

反应方程式为：

所得2-氯-10H-螺[吖啶-9,9′-芴]为浅黄色固体，产率为51％，纯度大于99％，熔点为237.1～238.5℃。

分析结果如下：

¹HNMR(400MHz，DMSO-d₆)δ9.45(s，1H)，7.95(d，J＝7.6Hz，2H)，7.41(t，J＝8.0Hz，2H)，7.27(td，J＝7.5，1.1Hz，2H)，7.21(d，J＝7.4Hz，2H)，7.14–7.05(m，2H)，7.03–6.96(m，2H)，6.53(t，J＝6.9Hz，1H)，6.11(d，J＝9.0Hz，1H)，6.01(d，J＝2.4Hz，1H)；

¹³C NMR(100MHz，DMSO-d₆)δ155.9，139.3，138.9，138.9，129.1，128.4，128.20，128.0，127.3，126.4，125.7，125.4，122.9，122.9，120.9，120.5，116.5，114.9，56.6；

FTIR(film)3441，1636，1476，1384，1086，807，738cm^-1；

HRMS(ESI)m/z calcd for C₂₅H₁₇ClN⁺(M+H)⁺366.10440，found 366.10455。

实施例5

(1)按照实施例1的方法制备得到2,7-二溴-N-苯基-9H-芴-9-基亚胺，区别仅在于将芴酮换为2,7-二溴芴酮；

反应方程式为：

(2)按照实施例1的方案制备得到18.6mg2′,7′-二溴-10H-螺[吖啶-9,9′-芴]，区别仅在于将N-苯基-9H-芴-9-亚胺换为2,7-二溴-N-苯基-9H-芴-9-基亚胺；

反应方程式为：

所得2′,7′-二溴-10H-螺[吖啶-9,9′-芴]为浅黄色固体，产率为38％，纯度大于99％，熔点为306.4～308.1℃。

分析结果如下：

¹HNMR(400MHz，DMSO-d₆)δ9.35(s，1H)，7.95(d，J＝8.2Hz，2H)，7.60(dd，J＝8.2，1.8Hz，2H)，7.28(d，J＝1.7Hz，2H)，7.11(t，J＝7.6Hz，2H)，7.02(d，J＝8.8Hz，2H)，6.55(t，J＝8.0Hz，2H)，6.15(d，J＝7.7Hz，2H)；

¹³C NMR(100MHz，DMSO-d₆)δ158.3，139.5，137.3，131.5，128.6，128.4，127.2，123.3，122.0，121.7，120.4，115.1，57.0；

FTIR(film)3411，2921，1635，1605，1581，1505，1482，1450，1384，1325，1247，1155，1097，1059，1044，1005，951，884，859，808，743cm^-1；

HRMS(ESI)m/z calcd for C₂₅H₁₆Br₂N⁺(M+H)⁺487.96440，found487.96487。

实施例6

(1)按照实施例1的方法制备得到N-苯基-9H-芴-9-亚胺；

反应方程式为：

(2)按照实施例1的方案制备得到23.8mg4-甲氧基-10H-螺[吖啶-9,9′-芴]，区别仅在于将2-(三甲基硅基)三氟甲磺酸苯酯换为3-甲氧基-2-(三甲基硅基)三氟甲磺酸苯酯；

反应方程式为：

所得4-甲氧基-10H-螺[吖啶-9,9′-芴]为白色固体，产率为66％，纯度大于99％，熔点为80.9～82.2℃。

分析结果如下：

¹HNMR(400MHz，DMSO-d₆)δ9.16(s，1H)，7.88(d，J＝7.5Hz，2H)，7.29(td，J＝7.4，1.0Hz，2H)，7.15(td，J＝7.4，1.0Hz，2H)，7.05(t，J＝8.1Hz，1H)，7.01(d，J＝7.5Hz，2H)，6.95–6.88(m，1H)，6.83(dd，J＝8.0，1.2Hz，1H)，6.59(dd，J＝8.1，1.1Hz，1H)，6.34(ddd，J＝8.2，7.1，1.4Hz，1H)，6.14(dd，J＝8.2，1.1Hz，1H)，5.88(dd，J＝8.0，1.4Hz，1H)，2.81(s，3H)；

¹³C NMR(100MHz，DMSO-d₆)δ158.5，158.5，140.8，139.8，138.2，128.7，128.3，128.0，127.3，126.9，124.6，123.5，119.9，119.5，114.4，111.3107.9，104.2，55.6，54.2；

FTIR(film)3417，2917，2849，1612，1467，1384，1089，856，838，746，698；

HRMS(ESI)m/z calcd for C₂₆H₂₀NO⁺(M+H)⁺362.15394，found 362.15424。

实施例7

(1)按照实施例1的方法制备得到N-苯基-9H-芴-9-亚胺；

反应方程式为：

(2)按照实施例1的方案制备得到23.6mg3-氯-10H-螺[吖啶-9,9′-芴]，区别仅在于将2-(三甲基硅基)三氟甲磺酸苯酯换为3-氯-2-(三甲基硅基)三氟甲磺酸苯酯；

反应方程式为：

所得3-氯-10H-螺[吖啶-9,9′-芴]为浅黄色固体，产率为65％，纯度大于99％，熔点为225.1～226.9℃。

分析结果如下：

¹H NMR(400MHz，DMSO-d₆)δ9.45(s，1H)，7.95(d，J＝7.6Hz，2H)，7.41(t，J＝7.4Hz，2H)，7.30–7.17(m，4H)，7.14–7.05(m，2H)，7.03–6.94(m，2H)，6.52(t，J＝7.5Hz，1H)，6.11(d，J＝6.7Hz，1H)，6.01(d，J＝2.4Hz，1H)；

¹³C NMR(100MHz，DMSO-d₆)δ155.9，139.3，138.9，138.9，129.1，128.5，128.2，128.0，127.3，126.3，125.7，125.4，122.9，122.9，120.9，120.5，116.5，114.9，56.6；

FTIR(film)3442，2918，1631，1479，1401，1384，1087，740；

HRMS(ESI)m/z calcd for C₂₅H₁₇ClN⁺(M+H)⁺366.10440，found 366.10464。

实施例8

(1)按照实施例1的方法制备得到N-苯基-9H-芴-9-亚胺；

反应方程式为：

(2)按照实施例1的方案制备得到19.0mg2，3-二甲基-10H-螺[吖啶-9,9′-芴]，区别仅在于将2-(三甲基硅基)三氟甲磺酸苯酯换为4，5-二甲基-2-(三甲基硅基)三氟甲磺酸苯酯；

反应方程式为：

所得2，3-二甲基-10H-螺[吖啶-9,9′-芴]为白色固体，产率为53％，纯度大于99％，熔点为252.8～253.8℃。

分析结果如下：

¹H NMR(400MHz，DMSO-d₆)δ9.03(s，1H)，7.90(d，J＝7.5Hz，2H)，7.38–7.33(m，2H)，7.22(td，J＝7.4，1.1Hz，2H)，7.15(d，J＝7.3Hz，2H)，7.04–6.98(m，1H)，6.93(dd，J＝8.1，1.2Hz，1H)，6.77(s，1H)，6.47–6.40(m，1H)，6.06(dd，J＝7.8，1.3Hz，1H)，5.86(s，1H)，2.10(s，3H)，1.79(s，3H)；

¹³C NMR(100MHz，DMSO-d₆)δ156.7，140.0，139.0，137.7，135.9，128.7，128.0，127.8，127.8，127.3，127.3，125.8，123.5120.6，119.5，115.8，114.6，56.5，19.8，19.1；

FTIR(film)3442，2921，1635，1485，1384，1081，851，796，742；

HRMS(ESI)m/z calcd for C₂₇H₂₂N⁺(M+H)⁺360.17468，found 360.17499。

实施例9

(1)按照实施例1的方法制备得到N-苯基-9H-芴-9-亚胺；

反应方程式为：

(2)按照实施例1的方案制备得到15.8mg 2，3-二氟-10H-螺[吖啶-9,9′-芴]，区别仅在于将2-(三甲基硅基)三氟甲磺酸苯酯换为4，5-二氟-2-(三甲基硅基)三氟甲磺酸苯酯；

反应方程式为：

所得2，3-二氟-10H-螺[吖啶-9,9′-芴]为浅黄色固体，产率为43％，纯度大于99％，熔点为215.6～216.9℃。

分析结果如下：

¹H NMR(400MHz，DMSO-d₆)δ9.43(s，1H)，7.95(d，J＝7.6Hz，2H)，7.41(t，J＝8.0Hz，2H)，7.26(t，J＝7.9Hz，2H)，7.21(d，J＝7.4Hz，2H)，7.12–7.05(m，1H)，7.00–6.89(m，2H)，6.58–6.50(m，1H)，6.11(d，J＝7.8Hz，1H)，5.96(dd，J＝11.5，8.7Hz，1H)；

¹³C NMR(100MHz，DMSO-d₆)δ155.7，139.1，138.9，129.1，128.5，128.2，127.2，125.7，122.5，120.9，120.8，115.3，115.1，114.9，103.0，102.8，56.3；

FTIR(film)3423，2917，2849，1637，1107，744；

HRMS(ESI)m/z calcd for C₂₅H₁₆F₂N⁺(M+H)⁺368.12453，found 368.12399。

对比例

(1)氮气保护氛围下，将74.0mmol苯胺、74.0mmol 2-溴碘苯和148.0mmol叔丁醇钠的混合物置于干燥的甲苯中，室温条件下搅拌10min，然后加入1.85mmol 1,1′-双(二苯基膦)二茂铁和0.93mmol三(二亚苄基丙酮)二钯，升温至80℃，搅拌12h，将反应混合物用氯仿和硅藻土垫过滤，将滤液干燥，通过硅胶上的柱色谱法纯化粗产物，然后减压浓缩，得2-溴-N-苯基苯胺；

(2)在-78℃条件下，向150mL浓度为0.194mol/L的2-溴-N-苯基苯胺的无水四氢呋喃溶液中，滴加2.5mol/L的n-BuLi己烷溶液25.6mL，搅拌2h后，加入110mmol芴酮，搅拌30min后，将反应混合物升至室温并搅拌过夜；用大量水淬灭后，用氯仿萃取所得混合物三次；将合并的氯仿溶液用无水硫酸镁干燥并浓缩，过滤并蒸发后得到粗羟基中间体；将所得粗羟基中间体溶解在150mL氯仿中，加入64.02mmol甲磺酸，然后回流10小时；冷却至室温后，将所得溶液小心倒入过量的碳酸氢钠水溶液中并搅拌20min；用氯仿萃取产物，用无水硫酸镁干燥；过滤并蒸发后，将粗产物通过硅胶柱色谱纯化然后减压干燥，得到10H-螺[吖啶-9，9′-芴](参见Li，B.-W.；Li，Z.-Y.；Hu，T.-P.；Zhang，Y.；Wang，Y.；Yi，Y.-P.；Guo，F.-Y.；Zhao，L.–C.J.Mater.Chem.C，2018，6，2351-2359)。

所得10H-螺[吖啶-9，9′-芴]的产率为51％，纯度为>99％。

由以上实施例和对比例可知，对比例中2-溴-N-苯基苯胺的合成过程中需要过渡金属钯催化，且操作繁琐；目标产物10H-螺[吖啶-9,9′-芴]的制备需要采用危险试剂n-BuLi；

相比于现有技术，本申请提供的10H-螺[吖啶-9,9′-芴]及其衍生物的制备方法，更加安全、环保，生产成本低，操作简单，且本发明提供的制备方法具有较高的收率和纯度，适宜规模化生产。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种10H-螺[吖啶-9,9'-芴]及其衍生物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:

在保护性气氛条件下，将亚胺类化合物、氟化钾、18-冠-6和甲磺酸苯酯类化合物混合，进行环加成反应，得到10H-螺[吖啶-9,9'-芴]及其衍生物；

其中，所述亚胺类化合物具有式I所示结构：

式I中，R₁包括氢、甲基、甲氧基或氯；R₃包括氢或溴；

所述甲磺酸苯酯类化合物具有式Ⅱ所示结构：

式Ⅱ中，R₂、R₂'和R₂”独立地包括氢、甲基、甲氧基、氯或氟。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述10H-螺[吖啶-9,9'-芴]及其衍生物包括

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述亚胺类化合物与所述甲磺酸苯酯类化合物的摩尔比为1:(1～2)。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氟化钾与所述甲磺酸苯酯类化合物的摩尔比为(2～4):1。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氟化钾与18-冠-6的摩尔比为1:(0.5～1.5)。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述保护性气氛包括氮气气氛或氩气气氛。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合在有机溶剂存在下进行，所述有机溶剂包括乙腈、四氢呋喃、甲苯或二氯甲烷。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合的具体过程为：先将亚胺类化合物、氟化钾和18-冠-6混合，然后将甲磺酸苯酯类化合物滴加到所得混合物中；其中，所述滴加的速度为25～35滴/分钟。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述环加成反应的反应温度为80～85℃；所述环加成反应的反应时间为22～26h。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述环加成反应后还包括将所得体系进行分离纯化，得到10H-螺[吖啶-9,9'-芴]及其衍生物；所述分离纯化的方式包括柱层析或重结晶。