CN111154498B - 一种含有1,5-茚满和二氟甲氧基桥的液晶化合物的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含有1,5‑茚满和二氟甲氧基桥的液晶化合物的制备方法,属于液晶化合物制备技术领域,包括以下步骤:以5‑氯茚酮为原料,经格氏偶联、催化反应、Suzuki反应、锂代制备硼酸和Suzuki反应得到目标化合物;本发明将传统的脱水和加氢两步反应合为一步,达到了提高产品收率、降低成本、缩短工艺路线、简化后处理和节约工时成本的目的,同时本发明解决了传统格氏反应和锂代反应中大量高浓四氢呋喃废水的问题,是一个绿色环保工艺。

Description

一种含有1,5-茚满和二氟甲氧基桥的液晶化合物的制备方法
技术领域
本发明属于液晶化合物合成方法技术领域,具体涉及一种含有1,5-茚满和二氟甲氧基桥的液晶化合物的制备方法。
背景技术
近年来,液晶材料由于其独特的光电性能,广泛用于工业和日常生活中。随着液晶技术越来越成熟,人们对显示技术的要求也不断提高,为了满足液晶显示器件发展的要求,开发具有低粘度和高极性的液晶单体变得极为重要。
目前,具有低粘度和高介电各项异性的液晶单体主要是含有二氟甲氧基桥(-CF2O-)的单体化合物,此类化合物广泛用于TFT-LCD混合液晶中。同时含有茚满和二氟甲氧基桥化合物由于茚满结构的稳定,使其分子结构稳定性增加,从而使其电荷保持率高。由于二氟甲氧基桥的偶极矩贡献,端基氟原子的偶极矩液有所提高,从而使液晶分子的介电各项异性有所增加,有利于饱和电压的降低。以二氟甲氧基代替酯键致使混合液晶的粘度降低,有利于响应速度的提高。
专利CN105647542A公开了一种含有1,5-茚满和二氟甲氧基桥的液晶化合物的制备方法,其合成路线如下:
Figure BDA0002373459620000021
化合物a-5是通过5氯茚酮(a-2)与烷基格氏试剂偶联,再通过对甲苯磺酸脱水和催化加氢制得5-氯-1-烷基茚满(a-5)。由于对甲苯磺酸脱水过程中有大量焦油产生,需要高蒸空蒸馏除去,操作繁琐,且收率较低,两步反应总收率仅50%;另外,在制备化合物a-3的后处理过程中,反应溶剂四氢呋喃全部入水,造成大量高浓四氢呋喃废水。
发明内容
本发明提供一种含有1,5-茚满和二氟甲氧基桥的液晶化合物的制备方法,解决目前含有1,5-茚满和二氟甲氧基桥的液晶化合物的合成方法中存在的收率低、操作繁琐的工艺问题,同时解决高浓四氢呋喃造成的环境问题。
一种含有1,5-茚满和二氟甲氧基桥的液晶化合物的制备方法,包括以下步骤:
S1:式(Ⅰ)化合物在以四氢呋喃为溶剂的格氏反应体系下发生亲核加成反应;反应结束后浓缩反应液回收四氢呋喃,之后向浓缩物中加入甲苯搅拌,经过酸化、水洗至中性、干燥制得含有式(A)化合物的甲苯溶液;
S2:将S1含有式(A)化合物的甲苯溶液在加氢催化剂作用下与氢气发生加氢反应,制得式(B)化合物;
S3:S2式(B)化合物与式(Ⅱ)化合物通过Suzuki反应制得式(C)化合物,式(C)化合物通过锂代反应制得式(D)化合物;
或S2式(B)化合物通过格氏反应与硼酸三丁酯反应制得式(D-1)化合物;
S4:S3式(D)化合物或式(D-1)化合物与式(Ⅲ)化合物通过Suzuki反应制得式(E)化合物;
其合成路线如下:
Figure BDA0002373459620000031
其中,R1为H或碳原子数为1~8的烷基,n和m分别为0或1,X为F、Cl、Br或I,R2为H、F、Cl、CF3、碳原子数为1~8的烷基、碳原子数为1~8的烷氧基或碳原子数为1~8的烯烃。
优选地,所述S1含有式(A)化合物的甲苯溶液具体是通过以下步骤制得:
氮气保护下,向四氢呋喃Ⅰ、镁粉Ⅰ和碘Ⅰ的混合物中加入卤代烃的四氢呋喃Ⅱ溶液于10~40℃制备格氏试剂,控温反应1~3h,之后加入式(Ⅰ)化合物的四氢呋喃Ⅲ溶液于10~40℃进行偶联反应1~3h,之后将反应液减压浓缩回收溶剂,向浓缩物中加入甲苯Ⅰ搅拌,经过酸化、水洗至中性、干燥制得含有式(A)化合物的甲苯溶液;
四氢呋喃Ⅰ和镁粉Ⅰ的用量比为1~4mL:1g,镁粉Ⅰ和碘Ⅰ质量比为800~2000:1;镁粉Ⅰ和式(Ⅰ)化合物的摩尔比是1.1~2.0:1,卤代烃和式(Ⅰ)化合物的摩尔比是1.5~2.5:1,四氢呋喃Ⅱ和卤代烃的用量比为1~4mL:1g,四氢呋喃Ⅲ和式(Ⅰ)化合物的用量比为2~6mL:1g。
优选地,甲苯Ⅰ与式(Ⅰ)化合物的用量比为3~6mL:1g。
优选地,所述S2式(B)化合物具体是通过以下步骤制得:
向含有式(A)化合物的甲苯溶液中加入乙醇和加氢催化剂,氢气氛围下,20~50℃下催化反应6~12h,过滤浓缩至干,制得式(B)化合物;
所述乙醇与镁粉Ⅰ用量比为4~8.8mL:1g,加氢催化剂与镁粉Ⅰ质量比为1:2.2~3.2。
优选地,所述加氢催化剂为钯碳或钌碳。
优选地,所述S3式(C)化合物具体是通过以下步骤制得:
氮气保护下,在溶剂Ⅰ中依次加入式(B)化合物、式(Ⅱ)化合物、四丁基溴化铵Ⅰ、双(二叔丁基-4-二甲氨基苯基膦)氯化钯和碳酸钾Ⅰ,升温回流反应4~8h制得式(C)化合物;
溶剂Ⅰ与式(B)化合物的用量比为4~10mL:1g,式(Ⅱ)化合物与式(B)化合物的摩尔比为1~1.5:1,双(二叔丁基-4-二甲氨基苯基膦)氯化钯与式(B)化合物的摩尔比为0.001~0.01:1,碳酸钾Ⅰ与式(B)化合物的摩尔比为1~3:1,四丁基溴化铵Ⅰ与式(B)化合物的摩尔比为0.05~0.2:1。
优选地,所述溶剂Ⅰ为水或由甲苯、乙醇和水按体积比为3~8:1~3:1组成的混合液。
优选地,所述S3式(D)化合物具体是通过以下步骤制得:
在四氢呋喃Ⅳ中依次加入式(C)化合物和硼酸三丁酯Ⅰ,降温至-90~-70℃,加入丁基锂,保温反应3h,之后将反应液酸化,浓缩回收溶剂,浓缩品水洗,过滤得到式(D)化合物;
所述四氢呋喃Ⅳ与式(C)化合物的用量比为6~10mL:1g,丁基锂与式(C)化合物的摩尔比为1~1.2:1,硼酸三丁酯Ⅰ与式(C)化合物的摩尔比为1.2~2:1。
优选地,所述S3式(D-1)化合物具体是通过以下步骤制得:
(1)氮气保护下,向四氢呋喃Ⅴ、镁粉Ⅱ和碘Ⅱ的混合物中加入式(B)化合物Ⅰ引发格氏反应后,加入式(B)化合物Ⅱ的四氢呋喃Ⅵ溶液,之后加入甲苯Ⅱ回流反应8~12h,制得格氏试剂;
(2)将步骤(1)制得的格氏试剂加至硼酸三丁酯Ⅱ与四氢呋喃Ⅶ中,-60~-40℃反应1h后自然升温至0℃,加酸、过滤,浓缩,制得式(D-1)化合物;
四氢呋喃Ⅴ和镁粉Ⅱ的用量比为2~6mL:1g,镁粉Ⅱ和碘Ⅱ质量比为800~2000:1;镁粉Ⅱ和式(B)化合物Ⅰ的摩尔比是1.1~2.0:1,四氢呋喃Ⅵ和式(B)化合物Ⅱ的用量比为2~6mL:1g,甲苯Ⅱ和式(B)化合物Ⅱ的用量比为2~6mL:1g;硼酸三丁酯Ⅱ和式(B)化合物Ⅱ的摩尔比是1.2~2.0:1,硼酸三丁酯Ⅱ与四氢呋喃Ⅶ用量比为0.5~3mL:1g。
优选地,所述S4式(E)化合物具体是通过以下步骤制得:
氮气保护下,在溶剂Ⅱ中依次加入式(D)化合物或式(D-1)化合物、式(Ⅲ)化合物、四丁基溴化铵Ⅱ、钯催化剂和碳酸钾Ⅱ,升温回流反应4~8h,制得式(E)化合物;
溶剂Ⅱ与式(D)化合物或式(D-1)化合物的用量比为4~10mL:1g,式(D)化合物或式(D-1)化合物与式(Ⅲ)化合物的摩尔比为1~1.5:1,钯催化剂与式(D)化合物的摩尔比为0.001~0.01:1,碳酸钾Ⅱ与式(D)化合物或者式(D-1)化合物的摩尔比为1~3:1,四丁基溴化铵Ⅱ与式(D)化合物或者式(D-1)化合物的摩尔比为0.05~0.3:1,溶剂Ⅱ为水或由甲苯、乙醇和水按体积比为3~8:1~3:1组成的混合液,钯催化剂为四(三苯基膦)氯化钯或双(二叔丁基-4-二甲氨基苯基膦)氯化钯。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
本发明在合成式(B)化合物(即背景技术中的a-5)时,将传统的脱水和加氢两步反应合并为一步反应,避免了使用对甲苯磺酸脱水产生的大量焦油,简化了操作流程,且提高了收率;另外,在式(A)化合物(即背景技术中的a-3)后处理时,首先回收四氢呋喃,之后加甲苯,再进行酸洗、水洗处理,避免了大量四氢呋喃废水的产生,环境友好,操作简便且易于放大生产。
附图说明
图1是实施例1制得的式(E-1)化合物的GCMS图谱;
图2是实施例4制得的式(E-2)化合物的GCMS图谱。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施,下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明,但所举实施例不作为对本发明的限定。
一种含有1,5-茚满和二氟甲氧基桥的液晶化合物的制备方法,包括以下步骤:
S1:式(Ⅰ)化合物在以四氢呋喃为溶剂的格氏反应体系下发生亲核加成反应;反应结束后浓缩反应液回收四氢呋喃,之后向浓缩物中加入甲苯搅拌,经过酸化、水洗至中性、干燥制得含有式(A)化合物的甲苯溶液;
S2:将S1含有式(A)化合物的甲苯溶液在加氢催化剂作用下与氢气发生加氢反应,制得式(B)化合物;
S3:S2式(B)化合物与式(Ⅱ)化合物通过Suzuki反应制得式(C)化合物,式(C)化合物通过锂代反应制得式(D)化合物;
或S2式(B)化合物通过格氏反应与硼酸三丁酯反应制得式(D-1)化合物;
S4:S3式(D)化合物或式(D-1)化合物与式(Ⅲ)化合物通过Suzuki反应制得式(E)化合物;
其合成路线如下:
Figure BDA0002373459620000081
其中,R1为H或碳原子数为1~8的烷基,n和m分别为0或1,X为F、Cl、Br或I,R2为H、F、Cl、CF3、碳原子数为1~8的烷基、碳原子数为1~8的烷氧基或碳原子数为1~8的烯烃。
下面仅以上述式(E)所示部分化合物的制备为例,来具体说明本发明含有1,5-茚满和二氟甲氧基桥的液晶化合物的制备方法。
实施例1
一种含有1,5-茚满和二氟甲氧基桥的液晶化合物的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)
Figure BDA0002373459620000082
氮气保护下,向10L三口烧瓶中依次加入四氢呋喃508ml、镁粉126.8g、碘0.16g,滴入溴丙烷886.4g与3546ml四氢呋喃的溶液引发反应,引发成功后降温至10℃继续滴加滴加剩余的混合溶液,滴毕后继续搅拌4h,开始滴加式(Ⅰ)化合物800.0g与四氢呋喃1600ml的混合溶液,滴加完毕后反应4h,将反应液减压浓缩至无溶剂流出,回收四氢呋喃;向浓缩品中加入甲苯2400ml,搅拌分散后经过酸化,水洗,干燥得到含有式(A)化合物的甲苯溶液,GC>95%;
(2)
Figure BDA0002373459620000091
向10L三口烧瓶中加入含有式(A)化合物的甲苯溶液(理论含式(A)化合物1012.3g),乙醇506ml,5%钯碳40.5g,使用真空泵将体系抽真空置换氢气三次,20℃加氢反应12h;反应结束后过滤,有机相浓缩,高蒸空蒸馏得到式(B)化合物的浅黄色油状产品795.2g,GC>95%,收率85.09%;
(3)
Figure BDA0002373459620000092
氮气保护下,向5L三口瓶中加入水2L,式(B)化合物500.0g、间氟溴苯539.8g、四丁基溴化铵165.5g、Pd-132催化剂1.8g和碳酸钾354.7g,升温至回流(90℃)反应4h,反应结束后将反应液酸化,水洗,干燥,过柱,浓缩得到614.6g式(C)化合物的黄色油状液体,GC>95%,收率94%;
(4)
Figure BDA0002373459620000101
通氮气保护下,向10L三口瓶中加入THF 3000ml、式(C)化合物500.0g、硼酸三丁酯542.5g,体系降温至-90℃,滴加2mol/L的正丁基锂980ml,滴加控制温度在-90℃之间,滴加完毕保温反应3h后开始自然升温反应,反应结束后中和体系,减压浓缩,浓缩品加水析出固体,过滤,烘干得到式(D)化合物445.4g,LC>90%,收率76%;
(5)
Figure BDA0002373459620000102
氮气保护下,向2L三口瓶中加入水600ml,式(D)化合物115.0g、式(Ⅲ)化合物150.0g、四丁基溴化铵37.2g、Pd132催化剂0.27g和碳酸钾53.2g,升温至回流(90℃)反应4h后,将反应液酸化,萃取,水洗,干燥,过柱,浓缩,产品通过甲苯正庚烷重结晶得到的式(E-1)化合物白色晶体190.8g,GC>99.5%,收率88%。
如图1式(E-1)化合物的质谱图可得,GC-MS:M=562,M-(C3H7)=519,
Figure BDA0002373459620000103
实施例2
一种含有1,5-茚满和二氟甲氧基桥的液晶化合物的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)
Figure BDA0002373459620000111
氮气保护下,向10L三口烧瓶中依次加入四氢呋喃230ml、镁粉230.6g、碘0.11g,滴入溴丙烷1477.3g与1480ml四氢呋喃的溶液引发反应,引发成功后降温至40℃继续滴加滴加剩余的混合溶液,滴毕后继续搅拌1h,开始滴加式(Ⅰ)化合物800.0g与四氢呋喃4800ml的混合溶液,滴加完毕后反应1h,将反应液减压浓缩至无溶剂流出,回收四氢呋喃,向浓缩品中加入甲苯4800ml,搅拌分散后经过酸化,水洗,干燥得到含有式(A)化合物的甲苯溶液,GC>95%;
(2)
Figure BDA0002373459620000112
向10L三口烧瓶中加入含有式(A)化合物的甲苯溶液(理论含式(A)化合物1012.3g),乙醇2024ml,5%钌碳101.23g,使用真空泵将体系抽真空置换氢气三次,50℃加氢反应6h,反应结束后过滤,有机相浓缩,高蒸空蒸馏得到化合物(B)的浅黄色油状产品831.7g,GC>95%,收率89.0%;
(3)
Figure BDA0002373459620000113
氮气保护下,向5L三口瓶中加入甲苯1500,乙醇500ml,水500ml,式(B)化合物500.0g、间氟溴苯539.8g、四丁基溴化铵41.3g、Pd-132催化剂18.2g和碳酸钾1064.2g,升温至回流(74℃)反应8h,反应结束后将反应液酸化,水洗,干燥,过柱,浓缩得到式(C)化合物的黄色油状液体588.5g,GC>95%,收率94%;
(4)
Figure BDA0002373459620000121
通氮气保护下,向10L三口瓶中加入THF 5000ml、式(C)化合物500.0g、硼酸三丁酯542.5g,体系降温至-90℃,滴加2mol/L的正丁基锂1476ml,滴加控制温度在-85℃之间,滴加完毕保温反应3h后开始自然升温反应,反应结束后中和体系,减压浓缩,浓缩品加水析出固体,过滤,烘干得到式(D)化合物482.5g,LC>90%,收率82.2%;
(5)
Figure BDA0002373459620000122
氮气保护下,向2L三口瓶中加入甲苯450,乙醇150ml,水150ml,式(D)化合物172.4g、式(Ⅲ)化合物150.0g、四丁基溴化铵6.2g、四(三苯基膦)氯化钯催化剂4.4g和碳酸钾159.6g,升温至回流(76℃)反应8h后,将反应液酸化,水洗,干燥,过柱,浓缩,产品通过甲苯正庚烷重结晶得到的式(E-1)化合物白色晶体180.0g,GC>99.5%,收率83.0%。
GCMS数据同实施例1。
实施例3
一种含有1,5-茚满和二氟甲氧基桥的液晶化合物的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)
Figure BDA0002373459620000131
氮气保护下,向10L三口烧瓶中依次加入四氢呋喃508ml、镁粉126.8g、碘0.16g,滴入溴丙烷886.4g与3546ml四氢呋喃的溶液引发反应,引发成功后降温至10℃继续滴加滴加剩余的混合溶液,滴毕后继续搅拌3h,开始滴加式(Ⅰ)化合物800.0g与四氢呋喃1600ml的混合溶液,滴加完毕后反应3h,将反应液减压浓缩至无溶剂流出,回收四氢呋喃,向浓缩品中加入甲苯2400ml,搅拌分散后经过酸化,水洗,干燥得到含有式(A)化合物的甲苯溶液,GC>95%;
(2)
Figure BDA0002373459620000132
向10L三口烧瓶中加入含有式(A)化合物的甲苯溶液(理论含式(A)化合物1012.3g),乙醇506ml,5%钯碳40.5g,使用真空泵将体系抽真空置换氢气三次,20℃加氢反应12h,反应结束后过滤,有机相浓缩,高蒸空蒸馏得到式(B)化合物的浅黄色油状产品795.2g,GC>95%,收率85.09%。
(3)
Figure BDA0002373459620000141
氮气保护下,向5L三口瓶中加入水2L,式(B)化合物500.0g、间氟溴苯539.8g、四丁基溴化铵165.5g、Pd-132催化剂1.8g和碳酸钾354.7g,升温至回流(90℃)反应4h,反应结束后将反应液酸化,水洗,干燥,过柱,浓缩得到614.6g式(C)化合物的黄色油状液体,GC>95%,收率94%。
(4)
Figure BDA0002373459620000142
通氮气保护下,向10L三口瓶中加入THF 3000ml、式(C)化合物500.0g、硼酸三丁酯542.5g,体系降温至-90℃,滴加2mol/L的正丁基锂980ml,滴加控制温度在-70℃之间,滴加完毕保温反应3h后开始自然升温反应,反应结束后中和体系,减压浓缩,浓缩品加水析出固体,过滤,烘干得到式(D)化合物445.4g,LC>90%,收率76%;
(5)
Figure BDA0002373459620000143
氮气保护下,向2L三口瓶中加入水600ml,式(D)化合物115.0g、式(Ⅲ)化合物150.0g、四丁基溴化铵37.2g、Pd132催化剂0.27g和碳酸钾53.2g,升温至回流(90℃)反应4h后,将反应液酸化,萃取,水洗,干燥,过柱,浓缩,产品通过甲苯正庚烷重结晶得到的化合物(E-1)白色晶体190.8g,GC>99.5%,收率88%。
GCMS数据同实施例1。
实施例4
一种含有1,5-茚满和二氟甲氧基桥的液晶化合物的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)含有式(A)化合物的甲苯溶液的制备,步骤同实施例1;
(2)式(B)化合物的制备,步骤同实施例1;
(3)
Figure BDA0002373459620000151
步骤a:氮气保护下,向10L三口烧瓶中加入四氢呋喃108ml、镁粉54.2g、碘0.07g,升温至64℃滴入式(B)化合物5.0g引发反应,引发成功后滴加式(B)化合物395.0g与2400ml四氢呋喃的溶液,滴毕后加入甲苯2400ml,回流反应8h制得式(B)化合物的格氏试剂;
步骤b:氮气保护下,向10L三口烧瓶中加入四氢呋喃284ml、硼酸三丁酯567.0g,降温至-40℃,开始滴加步骤a制得的格氏试剂溶液,滴加完毕后-40℃反应1h,自然升温至0℃,将体系用盐酸中和,过滤除去不溶物,滤液浓缩后加入水搅拌,过滤析出固体,烘干到式(D-1)化合物344.6g,收率82.2%。
(4)
Figure BDA0002373459620000161
氮气保护下,向2L三口瓶中加入水720ml,式(D-1)化合物63.0g、式(Ⅲ)化合物120.0g、四丁基溴化铵29.8g、Pd132催化剂0.22g和碳酸钾42.6g,升温至回流(90℃)反应4h后,将反应液酸化,萃取,水洗,干燥,过柱,浓缩,产品通过甲苯正庚烷重结晶得到的式(E-2)化合物133.0g,GC>99.5%,收率92%。
如图2式(E-2)化合物得的质谱图可得,GC-MS:M=468,M-(C3H7)=425,
Figure BDA0002373459620000162
实施例5
一种含有1,5-茚满和二氟甲氧基桥的液晶化合物的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)含有式(A)化合物的甲苯溶液的制备,步骤同实施例4;
(2)式(B)化合物的制备,步骤同实施例4;
(3)
Figure BDA0002373459620000163
步骤a:氮气保护下,向10L三口烧瓶中加入四氢呋喃592ml、镁粉98.6g、碘0.05g,升温至64℃滴入式(B)化合物5.0g引发反应,引发成功后滴加式(B)化合物395.0g与800ml四氢呋喃的溶液,滴毕后加入甲苯800ml,回流反应12h制得式(B)化合物的格氏试剂;
步骤b:氮气保护下,向10L三口烧瓶中加入四氢呋喃2836ml、硼酸三丁酯945.0g,降温至-60℃,开始滴加步骤a制得的格氏试剂溶液,滴加完毕后-60℃反应1h,自然升温至0℃,将体系用盐酸中和,过滤除去不溶物,滤液浓缩后加入水搅拌,过滤析出固体,烘干到式(D-1)化合物365.5g,收率87.2%。
(4)
Figure BDA0002373459620000171
氮气保护下,向2L三口瓶中加入甲苯360ml,乙醇120ml,水120ml,式(D-1)化合物94.4g、式(Ⅲ)化合物150.0g、四丁基溴化铵4.9g、Pd132催化剂1.8g和碳酸钾127.7g,升温至回流(74℃)反应4h后,将反应液酸化,萃取,水洗,干燥,过柱,浓缩,产品通过甲苯正庚烷重结晶得到的式(E-2)化合物白色晶体129.3g,GC>99.5%,收率89.5%。
GCMS数据同实施例4。
由上述实施例1~5可得,本发明在合成式(B)化合物(即背景技术中的a-5)时,将传统的脱水和加氢两步反应合并为一步反应,避免了使用对甲苯磺酸脱水产生的大量焦油,简化了操作流程,收率为85%~89%,远高于背景技术中的50%;另外,在式(A)化合物(即背景技术中的a-3)后处理时,首先回收四氢呋喃,之后加甲苯,再进行酸洗、水洗处理,避免了大量四氢呋喃废水的产生,环境友好,操作简便且易于放大生产。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内也视同包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种含有1,5-茚满和二氟甲氧基桥的液晶化合物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:式(Ⅰ)化合物在以四氢呋喃为溶剂的格氏反应体系下发生亲核加成反应;反应结束后浓缩反应液回收四氢呋喃,之后向浓缩物中加入甲苯搅拌,经过酸化、水洗至中性、干燥制得含有式(A)化合物的甲苯溶液;
S2:将S1含有式(A)化合物的甲苯溶液在加氢催化剂作用下与氢气发生加氢反应,制得式(B)化合物;
所述S2式(B)化合物具体是通过以下步骤制得:
向含有式(A)化合物的甲苯溶液中加入乙醇和加氢催化剂,氢气氛围下,20~50℃下催化反应6~12h,过滤浓缩至干,制得式(B)化合物;
所述乙醇与镁粉Ⅰ用量比为4~8.8mL:1g,加氢催化剂与镁粉Ⅰ质量比为1:2.2~3.2;所述加氢催化剂为钯碳或钌碳;
S3:S2式(B)化合物与式(Ⅱ)化合物通过Suzuki反应制得式(C)化合物,式(C)化合物通过锂代反应制得式(D)化合物;
或S2式(B)化合物通过格氏反应与硼酸三丁酯反应制得式(D-1)化合物;
S4:S3式(D)化合物或式(D-1)化合物与式(Ⅲ)化合物通过Suzuki反应制得式(E)化合物;
其合成路线如下:
Figure FDA0003240188170000021
其中,R1为H或碳原子数为1~8的烷基,n和m分别为0或1,X为F、Cl、Br或I,R2为H、F、Cl、CF3、碳原子数为1~8的烷基、碳原子数为1~8的烷氧基或碳原子数为1~8的烯烃。
2.根据权利要求1所述的含有1,5-茚满和二氟甲氧基桥的液晶化合物的制备方法,其特征在于,所述S1含有式(A)化合物的甲苯溶液具体是通过以下步骤制得:
氮气保护下,向四氢呋喃Ⅰ、镁粉Ⅰ和碘Ⅰ的混合物中加入卤代烃的四氢呋喃Ⅱ溶液于10~40℃制备格氏试剂,控温反应1~3h,之后加入式(Ⅰ)化合物的四氢呋喃Ⅲ溶液于10~40℃进行偶联反应1~3h,之后将反应液减压浓缩回收溶剂,向浓缩物中加入甲苯Ⅰ搅拌,经过酸化、水洗至中性、干燥制得含有式(A)化合物的甲苯溶液;
四氢呋喃Ⅰ和镁粉Ⅰ的用量比为1~4mL:1g,镁粉Ⅰ和碘Ⅰ质量比为800~2000:1;镁粉Ⅰ和式(Ⅰ)化合物的摩尔比是1.1~2.0:1,卤代烃和式(Ⅰ)化合物的摩尔比是1.5~2.5:1,四氢呋喃Ⅱ和卤代烃的用量比为1~4mL:1g,四氢呋喃Ⅲ和式(Ⅰ)化合物的用量比为2~6mL:1g。
3.根据权利要求2所述的含有1,5-茚满和二氟甲氧基桥的液晶化合物的制备方法,其特征在于,甲苯Ⅰ与式(Ⅰ)化合物的用量比为3~6mL:1g。
4.根据权利要求1所述的含有1,5-茚满和二氟甲氧基桥的液晶化合物的制备方法,其特征在于,所述S3式(C)化合物具体是通过以下步骤制得:
氮气保护下,在溶剂Ⅰ中依次加入式(B)化合物、式(Ⅱ)化合物、四丁基溴化铵Ⅰ、双(二叔丁基-4-二甲氨基苯基膦)氯化钯和碳酸钾Ⅰ,升温回流反应4~8h制得式(C)化合物;
溶剂Ⅰ与式(B)化合物的用量比为4~10mL:1g,式(Ⅱ)化合物与式(B)化合物的摩尔比为1~1.5:1,双(二叔丁基-4-二甲氨基苯基膦)氯化钯与式(B)化合物的摩尔比为0.001~0.01:1,碳酸钾Ⅰ与式(B)化合物的摩尔比为1~3:1,四丁基溴化铵Ⅰ与式(B)化合物的摩尔比为0.05~0.2:1。
5.根据权利要求4所述的含有1,5-茚满和二氟甲氧基桥的液晶化合物的制备方法,其特征在于,所述溶剂Ⅰ为水或由甲苯、乙醇和水按体积比为3~8:1~3:1组成的混合液。
6.根据权利要求1所述的含有1,5-茚满和二氟甲氧基桥的液晶化合物的制备方法,其特征在于,所述S3式(D)化合物具体是通过以下步骤制得:
在四氢呋喃Ⅳ中依次加入式(C)化合物和硼酸三丁酯Ⅰ,降温至-90~-70℃,加入丁基锂,保温反应3h,之后将反应液酸化,浓缩回收溶剂,浓缩品水洗,过滤得到式(D)化合物;
所述四氢呋喃Ⅳ与式(C)化合物的用量比为6~10mL:1g,丁基锂与式(C)化合物的摩尔比为1~1.2:1,硼酸三丁酯Ⅰ与式(C)化合物的摩尔比为1.2~2:1。
7.根据权利要求1所述的含有1,5-茚满和二氟甲氧基桥的液晶化合物的制备方法,其特征在于,所述S3式(D-1)化合物具体是通过以下步骤制得:
(1)氮气保护下,向四氢呋喃Ⅴ、镁粉Ⅱ和碘Ⅱ的混合物中加入式(B)化合物Ⅰ引发格氏反应后,加入式(B)化合物Ⅱ的四氢呋喃Ⅵ溶液,之后加入甲苯Ⅱ回流反应8~12h,制得格氏试剂;
(2)将步骤(1)制得的格氏试剂加至硼酸三丁酯Ⅱ与四氢呋喃Ⅶ中,-60~-40℃反应1h后自然升温至0℃,加酸、过滤,浓缩,制得式(D-1)化合物;
四氢呋喃Ⅴ和镁粉Ⅱ的用量比为2~6mL:1g,镁粉Ⅱ和碘Ⅱ质量比为800~2000:1;镁粉Ⅱ和式(B)化合物Ⅰ的摩尔比是1.1~2.0:1,四氢呋喃Ⅵ和式(B)化合物Ⅱ的用量比为2~6mL:1g,甲苯Ⅱ和式(B)化合物Ⅱ的用量比为2~6mL:1g;硼酸三丁酯Ⅱ和式(B)化合物Ⅱ的摩尔比是1.2~2.0:1,硼酸三丁酯Ⅱ与四氢呋喃Ⅶ用量比为0.5~3mL:1g。
8.根据权利要求1所述的含有1,5-茚满和二氟甲氧基桥的液晶化合物的制备方法,其特征在于,所述S4式(E)化合物具体是通过以下步骤制得:
氮气保护下,在溶剂Ⅱ中依次加入式(D)化合物或式(D-1)化合物、式(Ⅲ)化合物、四丁基溴化铵Ⅱ、钯催化剂和碳酸钾Ⅱ,升温回流反应4~8h,制得式(E)化合物;
溶剂Ⅱ与式(D)化合物或式(D-1)化合物的用量比为4~10mL:1g,式(D)化合物或式(D-1)化合物与式(Ⅲ)化合物的摩尔比为1~1.5:1,钯催化剂与式(D)化合物的摩尔比为0.001~0.01:1,碳酸钾Ⅱ与式(D)化合物或者式(D-1)化合物的摩尔比为1~3:1,四丁基溴化铵Ⅱ与式(D)化合物或者式(D-1)化合物的摩尔比为0.05~0.3:1,溶剂Ⅱ为水或由甲苯、乙醇和水按体积比为3~8:1~3:1组成的混合液,钯催化剂为四(三苯基膦)氯化钯或双(二叔丁基-4-二甲氨基苯基膦)氯化钯。
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