[发明专利]具有二氮杂芳香稠环结构的咔唑并菲啶类化合物及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一类基于咔唑和喹啉的氮杂芳香稠环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14-己基-咔唑并菲啶类化合物，属于化工技术领域。

背景技术

芳香稠环化合物由多个芳香环彼此稠合而形成；此类化合物具有较大的共轭体系，平面性及刚性结构。芳香稠环化合物因其特殊的结构和物理和化学性质被广泛应用于有机场效应管、有机发光二极管、光伏电池、有机非线性光学、荧光探针和激光染料等领域。例如，CN103108875A提供了一种作为有机半导体材料有用的含氮芳香族杂环化合物以及使用了该化合物的有机电子器件。

芳香稠环化合物传统的化学合成方法，例如环化脱氢、环化脱卤化氢等等，反应条件往往比较苛刻，而且前驱体的合成也很复杂。光催化闭环反应是合成芳香稠环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芳香稠环化合物。然而，随着共轭体系的增加，具有刚性平面结构的芳香稠环分子间的相互作用力增强，导致其溶解性变差。

发明内容

为了解决芳香稠环化合物的现有技术中存在的问题，本发明提供一种溶解性好、分子可控的具有二氮杂芳香稠环结构的咔唑并菲啶类化合物及其合成方法。

本发明通过以下技术方案实现：

1、具有二氮杂芳香稠环结构的咔唑并菲啶类化合物

本发明的一种具有二氮杂芳香稠环结构的咔唑并菲啶类化合物，结构通式Ⅰ如下：

其中，取代基R₁-R₁₄各自独立的为H，C₁-C₆的烷基，卤素或含C、N、O、S原子的芳香环或芳香杂环。

根据本发明优选的，取代基R₁-R₁₄各自独立的为H，C₁-C₆的烷基、Cl、Br、苯或吡啶。

进一步优选的R₁₁为C₁-C₆的烷基、Cl、Br、苯或吡啶；R₁₄为C₁-C₆的烷基，R₁-R₁₀、R₁₂-R₁₃为H。

更为优选的，上述通式Ⅰ化合物是下列之一：

14-己基-咔唑并菲啶Ⅰ(a）

11‐溴‐14‐己基‐咔唑并菲啶Ⅰ(b)

11‐二（三甲苯基）硼基‐14‐己基‐咔唑并菲啶Ⅰ(c)

11-吡啶-14-己基-咔唑并菲啶Ⅰ(d)

2、具有二氮杂芳香稠环结构的咔唑并菲啶类化合物（Ⅰ）的合成方法

本发明的一种具有二氮杂芳香稠环结构的咔唑并菲啶类化合物的合成方法，以反-9-己基-3-（2-喹啉-乙烯基）咔唑衍生物为原料，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:苯;I₂:碘;:环氧丙烷;hv:紫外光。

一种具有二氮杂芳香稠环结构的咔唑并菲啶类化合物合成方法，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-9-己基-3-（2-喹啉-乙烯基）咔唑衍生物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）所得的溶液适当时间，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，用质量分数为10-35%的Na₂S₂O₃溶液和蒸馏水洗涤；

（6）对有机滤液进行分离提纯得到产物。

根据本发明优选的，

步骤（1）中所述的有机溶剂选自苯、甲苯、正己烷、四氢呋喃或二氯甲烷中的一种。

步骤（6）中的分离提纯是指对有机滤液进行萃取、洗涤、干燥、旋干、硅胶柱层析、重结晶分离后得产物。