一种以咔唑和对溴苯酚原料的9-(4-溴苯基)咔唑的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种9

【技术实现步骤摘要】
一种以咔唑和对溴苯酚原料的9
‑
(4
‑
溴苯基)咔唑的合成方法


[0001]本专利技术属于苯基咔唑类衍生物合成
，特别是关于一种以咔唑和对溴苯酚原料的9
‑
(4
‑
溴苯基)咔唑的合成方法。

技术介绍

[0002]苯基咔唑类化合物是一类具有大π共轭电子体系、强分子内电子转移特性、强空穴传输能力等突出性质的重要含氮杂环芳香化合物，在医药、染料、农药和有机光电材料等领域广泛应用。9
‑
(4
‑
溴苯基)咔唑是一种合成含苯基咔唑基团化合物的重要中间体，可以合成4
‑
(9H
‑
咔唑
‑9‑
基)苯硼酸、9
‑
[4
‑
(4,4,5,5
‑
四甲基
‑
1,3,2
‑
二噁硼烷
‑2‑
基)苯基]‑
9H
‑
咔唑、3,6
‑
二溴
‑9‑
(4
‑
溴苯基)咔唑等苯基咔唑衍生物，再经Suzuki偶联、Buchwald
‑
Harwig偶联反应等合成9,9'
‑
(1,4
‑
苯基)二
‑
9H
‑
咔唑、4,4'
‑
二(9
‑
咔唑)联苯等一系列含苯基咔唑基团的有机电致发光材料。例如，N
‑
芳基咔唑类三苯胺结构材料具有优异的空穴传输性能、良好的热稳定性，作为一类重要空穴材料在有机电致发光材料中已经可以实际应用。根据文献报道，9
‑
(4
‑
溴苯基)咔唑主要通过对溴碘苯或对二溴苯与咔唑经乌尔曼C
‑
N偶联反应制备，合成路线分别为：
[0003]第一类：以对溴碘苯为原料与咔唑C
‑
N偶联反应制备。中国专利申请号201810954207.0于2018年8月21日、201910477042.7于2019年6月3日，均公开了一种9
‑
(4
‑
溴苯基)咔唑的制备方法，以对溴碘苯为原料，与咔唑经乌尔曼偶联反应制备9
‑
(4
‑
溴苯基)咔唑。以专利CN201910477042为例，咔唑与对溴碘苯在碘化亚铜和三叔丁基膦催化、叔丁醇钠作碱、甲苯作溶剂的条件下，氮气氛围110℃回流反应24小时，经柱层析得到9
‑
(4
‑
溴苯基)咔唑，收率为91％，合成过程如下所示：
[0004][0005]上述第一类合成方法反应条件温和，但是以价格昂贵的对溴碘苯为原料，反应时间过长，生产成本高；同时使用三叔丁基膦作为配体，增加了生产成本和后处理提纯的难度；此外，卤交换反应是该路线无法避免的副反应，该反应生成的碘化钠会在碱性条件下与9
‑
(4
‑
溴苯基)咔唑进行卤交换反应生成9
‑
(4
‑
碘苯基)咔唑，由于结构相似很难在后处理过程中提纯，增加了生产成本，不适宜产业化生产。
[0006]第二类：以对二溴苯为原料与咔唑C
‑
N偶联反应制备。(1)中国专利申请号200910090379.9于2009年8月7日，公开了一种9
‑
(4
‑
溴苯基)咔唑的制备方法，以对二溴苯为原料，在碘化亚铜和18
‑
冠
‑
6催化、碳酸钾作碱、1,3
‑
二甲基
‑
3,4,5,6
‑
四氢
‑2‑
嘧啶酮(DMPU)作溶剂的条件下，氩气氛围246℃回流5小时，与咔唑经乌尔曼偶联反应，经快速柱层
析制备9
‑
(4
‑
溴苯基)咔唑，收率为90％，合成过程如下所示：
[0007][0008](2)中国专利申请号201811189237.3于2018年10月12日，公开了一种9
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(4
‑
溴苯基)咔唑的制备方法，以对二溴苯为原料，在Pd2(dba)3和三叔丁基膦催化、叔丁醇钠作碱、甲苯作溶剂的条件下，氮气氛围110℃回流15小时，与咔唑经Buchwald
‑
Harwig偶联反应，经硅胶柱层析纯化制备9
‑
(4
‑
溴苯基)咔唑，收率为76.9％，合成过程如下所示：
[0009][0010]上述第二类合成方法使用价格相对低廉的对二溴苯为原料，但是合成方法(1)：反应条件苛刻，需要在246℃的高温条件下回流反应，反应结束后加入水析出固体，DMPU无法实现回收利用，增加生产成本；同时该反应条件需要当量的碘化亚铜作为催化剂，加入水后也无法实现回收重复使用，是成本控制的又一不利因素；在246℃的条件下无法控制反应的选择性，双取代产物9,9'
‑
(1,4
‑
苯基)二
‑
9H
‑
咔唑生成量较多，增加了后提纯处理的难度，是反应收率低的主要原因。合成方法(2)：反应条件相对温和，与方法(1)相同无法控制反应的选择性，需要柱层析获得产物，最终收率仅为76.9％；需要使用三个当量的叔丁醇钠作为碱反应，碱的利用率较低，生成当量的溴化钠，原子利用率低，后处理提纯过程中三废较多。
[0011]综上，上述两类合成路线以对溴碘苯或对二溴苯为原料与咔唑C
‑
N偶联反应均会存在选择性问题，无法避免双取代产物9,9'
‑
(1,4
‑
苯基)二
‑
9H
‑
咔唑的生成，造成纯化困难，咔唑与对二卤代苯反应如下所示：
[0012][0013]以对溴碘苯或对二溴苯为原料与咔唑C
‑
N偶联反应合成9
‑
(4
‑
溴苯基)咔唑，需要几倍当量的碱中和反应生成的碘化氢或溴化氢，均会生成相应当量的卤化钠，原子利用率低，三废较多、环保问题突出；均存在纯化过程需要柱层析，需要增加生产设备投入，生产成本高，在工业化生产过程中较难实现，不适宜工业化生产。
[0014]因此，十分有必要改进现有9
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(4
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溴苯基)咔唑的合成技术，开发一种更为绿色、经济、高效9
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(4
‑
溴苯基)咔唑的新合成方法。
[0015]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0016]本专利技术的目的在于提供一种9
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(4
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种9
‑
(4
‑
溴苯基)咔唑的合成方法，其特征在于，所述合成方法步骤包括：以咔唑和对溴苯酚为起始反应物，在催化剂、配体、碱、溶剂作用下经脱羟基C
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N偶联反应合成9
‑
(4
‑
溴苯基)咔唑；其中C
‑
N偶联反应的反应式如下：2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述催化剂为铑催化剂；优选的，所述铑催化剂选自[Cp
*
RhCl2]2、Rh2(OAc)4、[Rh(COD)Cl]2、Rh(PPh3)3Cl中的任意一种。3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述配体为氮杂环卡宾(NHC)配体；优选的，所述氮杂环卡宾为咪唑类氮杂环卡宾；最优选的，所述咪唑类氮杂环卡宾选自如下任意一种：4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述碱为有机碱或无机碱；优选的，有机碱为醋酸钠、叔丁醇钾、1,8
‑
二氮杂双环[5.4.0]十一碳
‑7‑
烯(DBU)、吡啶、三乙胺中的一种或多种，无机碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、氟化钾、磷酸钾中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述溶剂选自烷烃、卤代烃、芳香烃、环醚中的一种或多种；优选的，所述烷烃选自正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷中的任意一种，所述卤代烃为二氯甲烷、1,2
‑
二氯乙烷、氯仿中的任意一种，所述芳香烃为甲苯、二甲苯、均三甲苯中的任意一种，所述环醚选自2

【专利技术属性】
技术研发人员：杨修光，朱叶峰，吴忠凯，裴晓东，王凡，钱有军，申保金，张玲，张倩倩，
申请(专利权)人：中钢集团南京新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：