一种2-甲基-8-甲氧基苯并呋喃[2,3-b]吡啶的合成方法与流程

本发明属于有机电致发光材料中间体合成技术领域，具体涉及一种2-甲基-8-甲氧基苯并呋喃[2,3-b]吡啶的合成方法。

背景技术：

近年来，有机光电材料日渐受到更广泛的欢迎，第一，有机光电材料的原料成本相对于无机材料更低，具有显著的成本优势；第二，有机材料的固有性质，比如柔性，使其可以应用于柔性材料的制备。有机光电材料包括有机发光二极管，有机光电晶体管，有机光伏电池和有机光检测器等，其中，有机发光二极管(简称oled)展示出显著优于传统发光材料的特性，oled是利用器件上的有机薄膜在电压存在下发光，这类器件具有轻便、自发光，亮度高，视角广，对比度极高，能耗低，驱动电压低，反应速度快等优点；此外，通过添加合适的掺杂剂，可以有效调节有机发射层的发光波长。

oled材料分为两大类：有机电致荧光发光材料和有机电致磷光发光材料。早期的oled属于单线态荧光发光，是通过电致单线态激子通过光发射机制驰豫发光，在有机电致发光过程中，三线态激子与单线态激子的生成比例是3：1。实现有机金属配合物作为磷光发光体可实现荧光发光体四倍的能量效率。

有机电致磷光材料展现出稳定的理化性质，较低的生化温度，较高饱和色彩cie值，广泛应用于各种消费品和生产科研领域，例如计算机显示器、平板显示器、医疗显示器、电视机、广告牌和照明等；也可以用于内部或外部照明与信号传导，如镭射屏、全透明显示屏、广角全息显示屏、柔性可折叠显示屏、激光打印机、手机、掌上电脑、笔记本电脑、平板电脑、数码相机、摄像机、取景器、微型显示器以及车辆、银幕、剧院或体育馆等大面积显示屏。有机电致磷光材料也可用于其他光电器件，例如有机太阳能电池、有机光电探测器、有机晶体管等。

oled磷光发光体材料通常为铱和铂的配合物，三(2-苯基吡啶)铱，绿光发光分子，具有以下结构：

2-苯基吡啶与2-(4-二苯并呋喃)-吡啶为配体的铱杂配合物是广泛应用的有机磷光材料。二苯并呋喃结构扩展了配体的共轭平面，降低配合物的lumo轨道能级，导致材料的发光红移，降低了不饱和绿光成分。如表1所示，配合物1的最大吸收波长为516nm，配合物2的最大吸收波长为528nm。当引入氮杂二苯并呋喃取代片段后，基团吸电子性增强，配合物lumo能级降低。吡啶并呋喃并苯的配合物3较二苯并呋喃配合物2蓝移5nm。这使得配合物3更适合应用为显示器中的饱和绿色。

表1不同配合物的结构、氧化还原电势和最大吸收波长

已有专利报道的四配位铂配合物(us20160285014a1)与六配位铱配合物(ep2982729a1)具有以下结构的化合物作为oled磷光材料的发射体：

这些配合物均含有2-甲基-8-(2-吡啶基)苯并呋喃[2,3-b]吡啶的小分子，该化合物的产业化制备具有广阔的市场前景。

2-甲基-8-(2-吡啶基)苯并呋喃[2,3-b]吡啶的合成方法2006年被首次报道(专利号：ep2730583a1)，合成方法如下图所示：

起始原料为2-氨基-3-溴-6-甲基吡啶，先与2,3-二甲氧基苯硼酸偶联，得到3-(2,3-二甲氧基苯基)-6-甲基-2-氨基吡啶，在亚硝酸叔丁酯作用下关环生成8-甲氧基-2-甲基苯并呋喃[2,3-b]吡啶。吡啶盐酸盐与产物共热，脱除甲基生成8-羟基-2-甲基苯并呋喃[2,3-b]吡啶，与三氟甲磺酸酐进行酯化反应生成8-三氟甲磺酸酯基-2-甲基苯并呋喃[2,3-b]吡啶，最后和2-吡啶基溴化锌偶联得到最终产物2-甲基-8-(2-吡啶基)苯并呋喃[2,3-b]吡啶。该方法的起始原料2-氨基-3-溴-6-甲基吡啶价格很高，2,3-二甲氧基苯硼酸也需要通过邻二甲氧基苯制备，路线的原料成本过高。此外，第一步的suzuki偶联反应需要用3％摩尔比的四三苯基膦钯，且四三苯基膦钯活性较高，容易氧化变质，这就需要消耗大量贵金属催化剂。偶联反应对操作要求较高，需要惰性气体保护，且产生大量含有有机溶剂与盐的废水，提高了危废处理的成本。

鉴于2-甲基-8-(2-吡啶基)苯并呋喃[2,3-b]吡啶广阔的市场前景，促使人们研究成本更低、操作更简易、更少的化工废料生成的工艺路线。其中，2-甲基-8-甲氧基苯并呋喃[2,3-b]吡啶是2-甲基-8-(2-吡啶基)苯并呋喃[2,3-b]吡啶生产的关键中间体，寻求一种更为高效、经济、绿色的2-甲基-8-甲氧基苯并呋喃[2,3-b]吡啶生产工艺，具有良好的经济和社会效益。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种2-甲基-8-甲氧基苯并呋喃[2,3-b]吡啶的合成方法，该方法收率高、生产成本低、后处理简单、化工废料少、适合工艺放大；而且该法不需要采用价格昂贵的2-氨基-3-溴-6-甲基吡啶和贵金属催化剂，原料廉价商业可得，无需惰性气氛保护，后续处理简单，环境友好。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种2-甲基-8-甲氧基苯并呋喃[2,3-b]吡啶的合成方法，反应步骤为：

一种2-甲基-8-甲氧基苯并呋喃[2,3-b]吡啶的合成方法，通过如下方法实现：

a)向反应釜中加入2-氯-3-硝基-6-甲基吡啶、愈创木酚和dabco，升温至125-135℃搅拌反应3-4h，然后停止加热，当反应混合液温度降低至78-82℃时，加入1,2-二氯乙烷继续搅拌回至室温，将反应釜内的混合液加水洗涤并分液，将有机相旋干并回收有机溶剂，浓缩相用石油醚打浆分散，抽滤干燥，得到2-(2-甲氧基苯氧基)-6-甲基-3-硝基吡啶；

b)将所得2-(2-甲氧基苯氧基)-6-甲基-3-硝基吡啶溶于乙醇，加入钯碳，升温至70-75℃，滴加水合肼，反应2-3h，将混合物过滤，回收钯炭，旋干溶剂(乙醇)，浓缩相用石油醚打浆，抽滤后将滤饼干燥，得到2-(2-甲氧基苯氧基)-6-甲基-3-氨基吡啶；

c)将所得2-(2-甲氧基苯氧基)-6-甲基-3-氨基吡啶与碘化亚铜和二甲基亚砜混合升至78-82℃，滴加亚硝酸异戊酯，反应30-40min，然后加入水和含有乙酸乙酯的石油醚溶液进行萃取，将有机相先水洗，再用硅胶柱脱色，将透过液旋干得到产品2-甲基-8-甲氧基苯并呋喃[2,3-b]吡啶。

步骤a)中2-氯-3-硝基-6-甲基吡啶、愈创木酚和dabco的摩尔比＝1:1-1.5:1-1.5。

步骤b)中所述钯碳为含钯量10％的湿钯碳，湿钯碳的用量为2-(2-甲氧基苯氧基)-6-甲基-3-硝基吡啶质量的4-10％。

步骤b)中2-(2-甲氧基苯氧基)-6-甲基-3-硝基吡啶和水合肼的摩尔比为1：2-3。

步骤c)中碘化亚铜的用量为2-(2-甲氧基苯氧基)-6-甲基-3-氨基吡啶质量的4-10％。

步骤c)中亚硝酸异戊酯的用量为2-(2-甲氧基苯氧基)-6-甲基-3-氨基吡啶摩尔量的1-1.5。

步骤c)中含有乙酸乙酯的石油醚溶液中，乙酸乙酯与石油醚的摩尔比为1:2-6。

旋干采用的旋转蒸发仪温度为35-60℃，转速为30-40rpm。

本发明公开的合成方法，在碱性条件下，通过2-氯-3-硝基-6-甲基吡啶和愈创木酚的亲核取代反应构建碳氧键，之后再在钯碳催化下水合肼还原硝基生成相应的芳胺。芳胺在亚硝酸异戊酯作用下关环合成2-甲基-8-甲氧基苯并呋喃[2,3-b]吡啶。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：1、反应避免了使用价格昂贵的2-氨基-3-溴-6-甲基吡啶；2、反应采用操作简单的亲核取代反应进行片段对接，避免了使用对空气敏感的贵金属催化剂以及操作要求较高的suzuki偶联反应；3、反应避免含盐含有机溶剂的废水产生，溶剂可以循环使用，符合绿色化学的要求；4、所有原料均价格低廉、商业可得，不需要价格昂贵的2,3-二甲氧基苯硼酸，5、催化还原的pd/c可以回收反复使用，进一步降低原料成本。

附图说明

图1是实施例1制备的2-(2-甲氧基苯氧基)-6-甲基-3-硝基吡啶的¹h-nmr谱图。

图2是实施例1制备的2-(2-甲氧基苯氧基)-6-甲基-3-硝基吡啶的¹³c-nmr谱图。

图3是实施例1制备的2-(2-甲氧基苯氧基)-6-甲基-3-氨基吡啶的¹h-nmr谱图。

图4是实施例1制备的2-(2-甲氧基苯氧基)-6-甲基-3-氨基吡啶的¹³c-nmr谱图。

图5是实施例1制备的2-甲基-8-甲氧基苯并呋喃[2,3-b]吡啶的¹h-nmr谱图。

图6是实施例1制备的2-甲基-8-甲氧基苯并呋喃[2,3-b]吡啶的¹³c-nmr谱图。

具体实施方式

实施例1：

(1)2-(2-甲氧基苯氧基)-6-甲基-3-硝基吡啶的合成

在装有回流冷凝管和机械搅拌的50l玻璃反应釜中，加入3kg2-氯-3-硝基-6-甲基吡啶、2.30kg愈创木酚和2.34kgdabco，油浴加热温度设定为130℃反应3-4h，取样用液相色谱检测手段检测原料2-氯-3-硝基-6-甲基吡啶出峰完全消失时，即可停止加热；当油浴温度降低至80℃时，加入30l的1,2-二氯乙烷搅拌分散，继续降至室温，然后过滤，将滤饼用5l的1,2-二氯乙烷浸泡并抽绿，将水加入所得滤饼中搅拌洗涤15分钟，停止搅拌，进行分液；有机相先用硅胶柱脱色，再旋干回收1,2-二氯乙烷，得到黄色油状物，在所得黄色油状物中加入10l石油醚打浆，分散，抽滤，干燥得到淡黄色固体4.01kg，该淡黄色固体经¹h-nmr和¹³c-nmr确定结构为2-(2-甲氧基苯氧基)-6-甲基-3-硝基吡啶，液相色谱仪分析纯度为98％，收率为89％。

(2)2-(2-甲氧基苯氧基)-6-甲基-3-氨基吡啶的合成

在装有回流冷凝管和机械搅拌的50l玻璃反应釜中，加入3kg上述步骤(1)中制备的2-(2-甲氧基苯氧基)-6-甲基-3-硝基吡啶，150g含钯量10％的湿钯碳，30l无水乙醇，搅拌下加热至70℃；用滴液漏斗滴加1.5l水合肼，反应2小时后，停止加热，回温至室温，过滤回收钯碳，混合液将乙醇旋干，得到淡黄色油状物，在所得淡黄色油状物中加入12l石油醚打浆，分散，抽滤，然后真空干燥得到类白色固体2.24kg，该类白色固体经¹h-nmr和¹³c-nmr确定结构为2-(2-甲氧基苯氧基)-6-甲基-3-氨基吡啶，液相色谱仪分析纯度为98％，收率为84％。

(3)2-甲基-8-甲氧基苯并呋喃[2,3-b]吡啶的合成

在50l双层低温釜中加入上述步骤(2)中制备的2-(2-甲氧基苯氧基)-6-甲基-3-氨基吡啶1.5kg，碘化亚铜75g，二甲基亚砜30l，油浴加热至80℃，缓慢滴加亚硝酸异戊酯920g，加完后继续保温至80℃反应，取样采用液相色谱检测手段检测原料2-(2-甲氧基苯氧基)-6-甲基-3-氨基吡啶出峰完全消失时，将反应液加入60l水中，再加入25l石油醚，5l乙酸乙酯，充分搅拌，分离出水相，将有机相先用水洗涤，再用饱和氯化钠溶液洗涤，然后用硅胶柱脱色，将透过液旋干，得到白色固体0.95kg，所得白色固体经¹h-nmr和¹³c-nmr确定结构为2-甲基-8-甲氧基苯并呋喃[2,3-b]吡啶，收率63％，液相色谱仪分析产物纯度为99％。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。