[发明专利]基于咔唑的高稠环二氮杂[7]螺烯化合物及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于咔唑的高稠环二氮杂[7]螺烯化合物及其合成方法，具体涉及利用光催化闭环反应方法制备二氮杂[7]螺烯化合物，属于化工技术领域。

背景技术

螺烯是一类由多个芳香环彼此以邻位稠合方式而形成的具有螺旋结构的多环芳香化合物。此类分子中存在扭曲面，是典型的手性螺旋分子。螺烯及其衍生物因其独特的结构和特殊的物理和化学性质被广泛应用于不对称催化、手性液晶、有机二阶非线性、有机电致发光以及生物医药等领域。

光催化闭环反应是合成螺烯衍生物一种非常重要的反应，此方法所用的前驱体合成步骤简单且产率较高。近年来，人们利用光催化闭环反应方法合成了一系列多稠环螺烯衍生物。然而，很多螺烯化合物的合成所需时间长、产率低，并且随着共轭体系的增加，具有刚性结构的螺烯，分子间的相互作用力增强，导致溶解性变差，有关报道参见L.Liu，et al.J.Org.Chem.1991，56，3769.；F.B.Mallory，et al.J.Am.Chem.Soc.1997，119，2119.此外，缺少引入功能团的活性位点也是合成螺烯衍生物过程中一个非常严重的问题。(参见A.Rajca，et al.J.Org.Chem.2009，74，7504.)通过引入合适的基团，不仅可以有效改善有机分子的溶解性而且可以调控分子的物化性能。咔唑是一种有多个活性位点的稠环化合物，因此，以廉价的咔唑衍生物为起始反应原料，通过光催化闭环反应，可以制备一类具有优良性能的二氮杂[7]螺烯化合物。现有材料中尚未见此类螺烯化合物的报道。

发明内容

本发明旨在提供一种基于咔唑的高稠环二氮杂[7]螺烯化合物及其合成方法。

本发明通过以下技术方案实现：

1、基于咔唑的高稠环二氮杂[7]螺烯化合物

本发明的一种基于咔唑的高稠环二氮杂[7]螺烯化合物，结构通式I如下：

其中，取代基R₁-R₆各自独立地为H，C₁-C₆的烷基，C₁-C₆的环烷基，卤素或含C、N、O、S原子的芳香杂环。

根据本发明优选的，取代基R₁-R₆各自独立地为C₁-C₆的烷基、Cl、Br、苯或吡啶。

更为优选的，上述通式I化合物是下列之一：

2，12-二己基-2，12-二氮杂[7]螺烯(Ia)

2，12-二己基-5，15-二溴-2，12-二氮杂[7]螺烯(Ib)

2，12-二己基-5，15-二苯基-2，12-二氮杂[7]螺烯(Ic)

2，12-二己基-5，15-二(4-吡啶基)-2，12-二氮杂[7]螺烯(Id)

2，12-二苯基-2，12-二氮杂[7]螺烯(Ie)

2，12-二(4-吡啶基)-2，12-二氮杂[7]螺烯(If)

2、基于咔唑的高稠环二氮杂[7]螺烯化合物(I)的合成方法

本发明的一种基于咔唑的高稠环二氮杂[7]螺烯化合物的合成方法，以反-1，2-二(3-咔唑)乙烯衍生物为原料，通过光催化闭环反应制备而得。

化学反应式如下：

试剂与条件：Benzene：苯；I₂：碘；环氧丙烷；hv：紫外光.

一种基于咔唑的高稠环二氮杂[7]螺烯化合物的合成方法，包括如下步骤：

(1)将有机溶剂用蒸馏法纯化，在惰性气氛下保存待用；

(2)将反-1，2-二(3-咔唑)乙烯和化学计量比的碘加入到步骤(1)纯化的有机溶剂中，边溶解边快速搅拌，完全溶解后使溶液中溶质的浓度均为0.001-0.1摩尔/升，通惰性气体30-60分钟；

(3)在持续搅拌情况下，将环氧丙烷加入步骤(2)所得的溶液中，使溶液中环氧丙烷的浓度为0.1-2.5摩尔/升；

(4)用250-500W的高压汞灯透过石英玻璃照射步骤(3)所得的溶液5-15分钟至反应结束，得到粗产物；

(5)真空旋蒸出溶剂，将所得的粗产物溶解在三氯甲烷中，依次用质量分数为10-35％的Na₂S₂O₃溶液和蒸馏水洗涤；