一种6,12,18‑三芳基‑5,11,17‑苯并三喹啉衍生物及其合成方法技术

本发明专利技术公开了一种6,12,18‑三芳基‑5,11,17‑苯并三喹啉衍生物及其合成方法，该类化合物具有下式结构，其具有大的平面刚性芳香核，具有潜在的G‑四联体DNA识别作用和运用于盘状液晶材料的性能，为有机电子器件和生物有机化学相关领域的研发提供强有力的技术支持，具有很高的实用价值；该类化合物的合成方法是从均三溴苯和邻溴苯胺为原料出发，经Buchwald–Hartwig反应、酯基水解和三氯氧磷关环三步合成该发明专利技术所需原料6,12,18‑三氯‑5,11,17‑苯并三喹啉，然后经过Suzuki偶联一步高效合成。本发明专利技术方法具有：所用试剂均商业可得，原料来源广泛，价格低廉，催化剂用量少，无需额外添加任何膦配体，且在保持良好催化效果的同时简化了后处理工序，此外，具有底物普适性较好，便于修饰等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机光电材料和生物有机化学交叉领域，具体的说是一种6,12,18-三芳基-5,11,17-苯并三喹啉衍生物及其合成方法。
技术介绍
包含一个芳香核刚性平面中心和外围柔链的较大π-共轭体系分子，由于其在分子级的能量和电荷传导研究中表现出来的重要性,在有机电子器件相关领域被视作模板体系,广泛应用于有机发光二极管(OLEDs)，光伏二极管(PVD)，有机场效应晶体管(OFETs)，有机太阳能电池(OPVs)，传感器和液晶材料等新型领域的研发当中，近年来受到越来越多的关注。然而，在这些平面共轭体系中，C3对称的平面芳香体系显得尤为重要。2016年UweH.F.Bunz等人以非常短的路线合成了六个溶解性良好，易于修饰的苯并三萘化合物。这类化合物在有机发光二极管(OLEDs)中可以作为优秀的发射源，同时也是极佳的光伏二极管(PVD)给体材料(EliasC.Rüdiger,FrankRominger,LenaSteuer,andUweH.F.Bunz.J.Org.Chem.2016,81,193-196)；2001年MatthiasLehmann等人和2003年ChiWiOng等人先后报道了烷硫基和烷氧基取代的苯并三喹喔啉衍生物(HATNA)的合成(Kestemont,G.；deHalleux,V.；Lehmann,M.；Ivanov,D.A.；Watson,M.；Geerts,Y.H.Chem.Commun.2001,2074-2075；Ong,C.W.；Liao,S.-C.；Chang,T.H.；Hsu,H.-F.TetrahedronLett.2003,44,1477-1480)，随后，2004年MatthiasLehmann等人报道了苯并三喹喔啉衍生物(HATNA)的性质研究以及在盘状液晶材料中的应用性分析(V.Lemaur,D.A.daSilvaFilho,V.Coropceanu,M.Lehmann,Y.Geerts,J.Piris,M.G.Debije,A.M.vandeCraats,K.Senthilkumar,L.D.A.Siebbeles,J.M.Warman,J.-L.Brdas,J.Cornil,J.Am.Chem.Soc.2004,126,3271-3279)；2016年ZhangFan等人合成了两种带有三重硼原子中心的苯并三喹啉类化合物，硼原子周围拥挤的空间构架配上大的平面刚性共轭体系使得该类化合物表现出大的斯托克司频移和可调的电化学行为，而且其LUMO轨道能量低至-3.18eV，以上所述化合物结构式如下式(1)所示：此外，C3对称的平面芳香体系在生物有机化学中的应用也逐渐引起了人们的重视。由于其大的π-共轭体系使得该类化合物可以通过与G-四联体DNA的π-π堆积作用实现对DNA的特异性识别，因此有望靶向癌细胞，有助于对一些疑难疾病的治疗。2003年MarkS.Searle等人发现PHPS4可作为端粒酶抑制剂降低乳腺癌细胞的增殖，从而对相关药物的研发提供参考；2011年Marie-PauleTeulade-Fichou等人合成了TrisQ和TrisK两类化合物，以期四联体出于对自身结构的稳定从而对这两类化合物进行绑定，进而使得功能性的DNA变为非功能性的DNA，以上所述化合物结构式如下式(2)所示：然而，就分子识别而言，四联体结构与何种特定类型的分子特异性结合尚未定论。因此，尽管有上百种四联体配体已被报道，但是仅有一小部分用X-ray或者核磁(NMR)进行了表征，不过总体而言，结构分析已经表明：大的共轭芳香平面可以采用π-π堆积夹杂在两个四联体连接夹层中。鉴于上述的构效关系，发展一种高效、廉价、适用范围广的合成该类包含一个芳香核刚性平面中心和外围柔链的较大π-共轭体系分子的方法显得非常重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一类6,12,18三芳基-5,11,17-苯并三喹啉衍生物及该类衍生物的合成方法，其合成方法所用试剂均商业可得，原料来源广泛，价格低廉，催化剂用量少，在保持良好催化效果的同时简化了后处理工序。实现本专利技术目的的具体技术方案是：一种6,12,18-三芳基-5,11,17-苯并三喹啉衍生物，特点是该类化合物具有下式结构：其中：R1是氢或甲基；R2是氢或甲基；R3是氢、C6及以下的直链或含支链的烷基或烷氧基、苯氧基或苄氧基。一种6,12,18-三芳基-5,11,17-苯并三喹啉衍生物的合成方法，该方法包括以下具体步骤:步骤1：布赫瓦尔德-哈特维希反应室温下，在反应容器中依次加入均三溴苯、氨茴酸甲酯、碳酸铯和甲苯，氮气环境下加入三叔丁基膦四氟硼酸盐和醋酸钯，氮气氛围下搅拌回流24-72h，冷却至室温，过滤，旋转蒸发仪旋除溶剂，加入二氯甲烷和氯化铵(1M)的混合溶液，分液，有机相用无水硫酸钠干燥，旋转蒸发仪旋除溶剂得粗产品，乙酸乙酯和石油醚重结晶，柱层析得目的化合物1,3,5-三(2-甲氧羰基苯胺)苯；其中，均三溴苯、氨茴酸甲酯、碳酸铯、三叔丁基膦四氟硼酸盐和醋酸钯的物质的量的比为1:3.0-6.0:6.0-10.0:0.03-0.3:0.01-0.10；二氯甲烷和氯化铵溶液的体积比为1-3:1；步骤2：酯基水解室温下，在反应容器中加入步骤1得到的化合物1,3,5-三(2-甲氧羰基苯胺)苯，将其溶解于丙酮中，接着加入5％的氢氧化钠水溶液,氮气氛围下搅拌回流至体系为澄清透明液体，冷却至室温，加入二氯甲烷和水,分液，留取水相，用稀盐酸(1M或2M)酸化至pH＝1，过滤，所得固体在100℃下真空干燥2h得到粗产品，乙醇重结晶得目的化合物1,3,5-三(2-羧基苯胺)苯；其中1,3,5-三(2-甲氧羰基苯胺)苯和氢氧化钠的物质的量的比为1:10.0-24.0；步骤3：三氯氧磷关环室温下，在反应容器中加入步骤2得到的化合物1,3,5-三(2-羧基苯胺)苯，110℃下真空干燥4h，然后加入过量的三氯氧磷，氮气氛围下搅拌回流16h，旋转蒸发仪旋除未反应的三氯氧磷，冷却至室温，加入过量的二氯甲烷，缓慢加入到冰水冷却的15％的氨水中，过滤，二氯甲烷多次洗涤，然后用乙醚洗涤一次，50℃下真空干燥得目的化合物6,12,18-三氯-5,11,17-苯并三喹啉；步骤4：Suzuki偶联在反应容器中依次加入6,12,18-三氯-5,11,17-苯并三喹啉、苯硼酸、碱、和溶剂，氮气环境下加入催化剂或催化剂和配体，在指定溶剂下搅拌回流至TLC显示反应完成，冷却至室温，二氯甲烷萃取，无水硫酸钠干燥，通过柱层析分离得到所述6,12,18-三芳基-5,11,17-苯并三喹啉衍生物；其中：所述催化剂选自：醋酸钯Pd(OAc)2、四(三苯基膦)钯Pd(PPh3)4或Pd-132；其用量为：x％摩尔，x为0.05-22.5；所述配体选自：三环己基膦(PCy3)或三苯基膦(PPh3)；其用量为：y％摩尔，y为22.5-67.5；所述溶剂选自：甲苯和水或乙二醇二甲醚(DME)和水的混合溶剂；其用量为每毫摩尔(mmol)6,12,18-三氯-5,11,17-苯并三喹啉对应使用混合溶剂10～30mL；甲苯与水体积比为4:1或9:1；乙二醇二甲醚与水体积比为20:1或10:1；所述碱选自：三水合磷酸钾、无水磷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种6,12,18‑三芳基‑5,11,17‑苯并三喹啉衍生物，其特征在于，该类化合物具有下式结构：其中：R1是氢或甲基；R2是氢或甲基；R3是氢、C6及以下的直链或含支链的烷基或烷氧基、苯氧基或苄氧基。

【技术特征摘要】
1.一种6,12,18-三芳基-5,11,17-苯并三喹啉衍生物，其特征在于，该类化合物具有下式结构：其中：R1是氢或甲基；R2是氢或甲基；R3是氢、C6及以下的直链或含支链的烷基或烷氧基、苯氧基或苄氧基。2.一种权利要求1所述6,12,18-三芳基-5,11,17-苯并三喹啉衍生物的合成方法，其特征在于，该方法包括以下具体步骤:步骤1：布赫瓦尔德-哈特维希反应室温下，在反应容器中依次加入均三溴苯、氨茴酸甲酯、碳酸铯和甲苯，氮气环境下加入三叔丁基膦四氟硼酸盐和醋酸钯，氮气氛围下搅拌回流24-72h，冷却至室温，过滤，旋转蒸发仪旋除溶剂，加入二氯甲烷和1mol/L的氯化铵溶液的混合溶液，分液，有机相用无水硫酸钠干燥，旋转蒸发仪旋除溶剂得粗产品，乙酸乙酯和石油醚重结晶，柱层析得目的化合物1,3,5-三(2-甲氧羰基苯胺)苯；其中均三溴苯、氨茴酸甲酯、碳酸铯、三叔丁基膦四氟硼酸盐和醋酸钯的物质的量的比为1:3.0-6.0:6.0-10.0:0.03-0.3:0.01-0.10；二氯甲烷和1mol/L的氯化铵溶液的体积比为1-3:1；步骤2：酯基水解室温下，在反应容器中加入步骤1得到的化合物1,3,5-三(2-甲氧羰基苯胺)苯，将其溶解于丙酮中，接着加入质量分数为5％的氢氧化钠水溶液,氮气氛围下搅拌回流至体系为澄清透明液体，冷却至室温，加入二氯甲烷和水,分液，留取水相，用1mol/L或者2mol/L的稀盐酸酸化至pH＝1，过滤，所得固体在100℃下真空干燥2h得到粗产品，乙醇重结晶得目的化合物1,3,5-三(2-羧基苯胺)苯；其中1,3,5-三(2-甲氧羰基苯胺)苯和氢氧化钠的物质的量的比为1:10.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘乾才，董坤，李秋云，白中胜，安康，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海;31