侧链具有醇胺基团的噻吩化合物的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种侧链具有醇胺基团的噻吩化合物的制备方法，以化合物对甲苯磺酰氯为原料，在三乙胺缚酸剂、二氯甲烷为溶剂的条件下与长链甘醇发生反应，得到化合物a；在对甲苯磺酸一水合物为催化剂、甲苯为溶剂、反应温度为80~110℃条件下，化合物a与3?甲氧基噻吩发生反应，得到化合物b；化合物b在碱作为催化剂、有机溶剂中加热回流的条件下，与二乙醇胺发生反应，得到侧链具有醇胺基团的噻吩化合物c。该方法不仅原料易得、反应条件易控制，而且产率较高。
【专利说明】
侧链具有醇胺基团的噻吩化合物的制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于噻吩衍生物合成技术领域，具体涉及一种侧链具有醇胺基的噻吩化合 物的制备方法。
【背景技术】
[0002] 噻吩及其衍生物是制备导电高分子材料一一聚噻吩的重要原料。聚噻吩材料则是 作为替代传统无机半导体存储材料的新型功能材料。聚噻吩分子链中存在共辄结构，但是 很难发生开环反应，噻吩环上的S原子也很难与其他试剂发生反应，而噻吩Μ立（即3位)上的 Η原子具有很高的活性，容易被取代，所以人们就通过在其3位引入取代基来对其进行改性。 研究较多的通常是在噻吩环上引入长链烷基，这可以明显改善无取代聚噻吩的不溶不熔， 加工困难等缺点，但是非极性的烷基间作用力小，亲水性也较差，所以人们又考虑引入极性 基团来进一步提高聚噻吩及其衍生物的性能。将极性的长链醇胺基团引入噻吩环的3位上， 可以提高噻吩环间的扭曲角和主链构象的混乱度，使聚合物分子变得更易溶解，同时也能 有效提尚聚卩莖吩的未水性。
[0003] 侧链具有醇胺基团的噻吩化合物目前还未有相关文献有详细的描述。有部分文献 (Med Chem Res，2011，20,838-846;Biol Pharm Bull,2004,27,1683-1687)报道了芳香族 化合物被醇氨基取代的制备方法，合成路线如下所示。首先是以芳香族化合物为原料，以碱 为催化剂、有机溶剂加热回流的条件下，与卤化甘醇反应生成相应的侧链含有卤代烷的芳 香族化合物;然后再与二乙醇胺反应生成端基具有醇胺基团的化合物。该合成路线中，长链 卤化甘醇(n>2时）的价格高，制备工艺复杂。
[0005] 利用这个方法，可以以3-甲氧基噻吩为原料，与2-溴乙醇或2- (2-氯乙氧基）乙醇 反应，生成相应的氯化物或溴化物，然后再与二乙醇胺反应生成相应的3-(2-(二乙醇胺） 乙氧基)噻吩和3-( 2-( 2-二乙醇胺）乙氧基）乙氧基)噻吩。但是利用此方法合成长链烷氧基 且端基为醇胺基的噻吩化合物非常困难，一是卤化甘醇原料价格较高，二是反应会伴随大 量的副产物，分离相当麻烦，总产率很低。
【发明内容】
[0006] 发明目的:针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种原料易得，操 作简便的侧链具有醇胺基的噻吩化合物的制备方法。
[0007] 技术方案:为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
[0008] -种侧链具有醇胺基团的噻吩化合物的制备方法，以化合物对甲苯磺酰氯为原 料，在三乙胺缚酸剂、二氯甲烷为溶剂的条件下与长链甘醇发生反应，得到化合物a;在对甲 苯磺酸一水合物为催化剂、甲苯为溶剂、反应温度为80~110°C条件下，化合物a与3-甲氧基 噻吩发生反应，得到化合物b;化合物b在碱作为催化剂、有机溶剂中加热回流的条件下，与 二乙醇胺发生反应，得到侧链具有醇胺基团的噻吩化合物c;其中，化合物a、化合物b、噻吩 化合物c的结构式分别如下：
[0010] 式中，3彡η彡9,且η取整数。
[0011] 具体反应式如下：
[0013] 所述的侧链具有醇胺基团的噻吩化合物的制备方法，对甲苯磺酰氯与长链甘醇 的摩尔比为1:5~1:20;对甲苯磺酰氯与三乙胺的摩尔比为1:2~1:5，反应温度为0°C。
[0014] 所述的侧链具有醇胺基团的噻吩化合物的制备方法，3-甲氧基噻吩与化合物a的 摩尔比为1:1~3 ;3_甲氧基噻吩与对甲苯磺酸一水合物的摩尔比为5 :1，反应温度为80~ lure。
[0015]所述的侧链具有醇胺基团的噻吩化合物的制备方法，碱催化剂为Na2C〇3、K 2C〇3、 Na0H、K0H、KI中的一种或者几种的混合物。
[0016] 所述的侧链具有醇胺基团的噻吩化合物的制备方法，化合物b与碱催化剂的摩尔 比为1:1~1:3;化合物b与二乙醇胺的摩尔比为1:1~1:4。
[0017] 所述的侧链具有醇胺基团的噻吩化合物的制备方法，有机溶剂为N，N_二甲基甲酰 胺、乙腈、四氢呋喃、丙酮中的一种或者几种的混合物。
[0018] 有益效果:与现有技术中方法相比，本发明的优点在于原料易得，每一步反应条件 温和，所得到的产物产率高，可重复性好。侧链具有醇胺基团的噻吩化合物，可以作为聚噻 吩的单体，进一步合成相对应的带有功能基团的聚噻吩，也可制备成功能纳米自组装膜材 料、变色材料和荧光探针材料等，在有机电子器件中有广阔的应用前景。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
[0020] 实施例1化合物a的合成
[0021] 1)2-(2-(2-轻乙氧基）乙氧基）乙基-4-甲苯磺酸酯的合成，反应式如下：
[0023] 反应过程为:将三甘醇（262.0mmol)、三乙胺(40mmol)和二氯甲烷(30mL)混合并置 于250mL的三口烧瓶中；将对甲苯磺酰氯（26mmo 1)和二氯甲烷(35mL)置于恒压滴液漏斗中 并逐滴滴加到三口烧瓶中。利用冰盐浴在氮气球保护下搅拌，待到冰全部融化时转为室温 搅拌，总共反应时间约为12h。采用薄层色谱法(TLC)检测反应程度。当TLC显示反应物中原 料点变淡，停止反应。反应混合物冷却至室温，用水洗涤三次，水相用二氯甲烷萃取，合并有 机相用无水MgS〇4干燥、过滤，然后旋蒸掉有机溶剂。最后采用100-200目硅胶柱层析分离的 方法提纯。采用乙酸乙酯:二氯甲烷=4:1(V/V)作为洗脱剂。最终得到无色透明油状液体 产物 5.658(18.6臟〇1)，产率71%。
[0024] 产物表征数据：FTIR(KBr，cm-4 : v3404，3062，2920，2870，1598，1454，1355，1177， 1122，1100，817，664。咕 Mffi(600MHz，CDCl3，ppm) :S7.79(d，J = 8.0Hz，2H)，7.33(d，J = 8.0Hz，2H)，4.19~4.12(m，2H)，3.72~3.67(m，4H)，3.60(s，4H)，3.58~3.55(m，2H)，2.44 (s，3H)。 13C 匪R(125MHz，CDCl3，ppm) :δ145·0,133.1，129.9,128.1，72·6,70·9,70·4， 69·3,68·8,61·9,21·7〇
[0025] 2)2-(2-(2-(2-羟乙氧基）乙氧基）乙氧基）乙基-4-甲苯磺酸酯的合成，反应式如 下：
[0027] 反应过程为:将四甘醇（131.2mmo 1)、三乙胺(20mmo 1)和二氯甲烷(20mL)混合并置 于250mL的三口烧瓶中；将对甲苯磺酰氯（13.5mmo 1)和二氯甲烷(20mL)置于恒压滴液漏斗 中并逐滴滴加到三口烧瓶中。利用冰浴在氮气球保护下搅拌，待到冰全部融化时转为室温 搅拌，总共反应时间约为12h。采用TLC检测反应程度。当TLC显示反应物中原料点变淡，停止 反应。反应混合物冷却至室温，用水洗涤三次，水相用二氯甲烷萃取，合并有机相用无水 MgS04干燥、过滤，然后旋蒸掉有机溶剂。最后采用100-200目硅胶柱层析分离的方法提纯。 采用乙酸乙酯：二氯甲烷=4:1(V/V)作为洗脱剂。最终得到无色透明油状液体产物2.93g (8.4mmol)，产率 64%。
[0028] 产物表征数据：FTIR(KBr，cm-1): υ3424，2882，1350，1173，1090，923，663，548 ·咕 MMR(600MHz，CDCl3，ppm):S7.76(d，J = 8.4Hz，2H)，7.32(d，J = 7.8Hz，2H)，4.14(t，J = 4.8Hz，2H)，3.65~3.68(m，4H)，3.62~3.64(m，2H)，3.59~3.61(m，2H)，3.57(t，J = 4.8Hz， 6H)，2.62(s，1H)，2.42(s，3H).13C NMR(125MHz，CDCl3，ppm):Sl44.9，132.9，129.8，127.9， 77·4,76·8,72·6,70·7,70·6,70·4,70·2,69·2,68·7,61·6,21·6。
[0029] 实施例2化合物b的合成
[0030] 1)2-(2-(2-(噻吩-3-基氧基）乙氧基）乙氧基）乙基-4-甲苯磺酸酯的合成，反应式 如下：
[0032] 反应过程为:将3-甲氧基噻吩(5. Ommol )、12-(2-( 2-羟乙氧基）乙氧基）乙基-4-甲 苯磺酸酯（8. Ommol)、对甲苯磺酸一水合物（1. Ommol)和甲苯30mL加入到250mL的三口烧瓶 中，在氮气球保护下搅拌并加热至100°c。反应期间采用TLC法检测反应程度。反应完毕后， 用旋转蒸发仪蒸干溶剂。最后采用100-200目硅胶柱层析分离的方法提纯。采用石油醚：乙 酸乙酯=4:3 (V/V)作为洗脱剂。最终得到黄色油状液体产物1.20g(3mmo 1)，产率61 %。
[0033] 产物表征数据：FTIR(KBr ,01^):03124,2883,1749,1591,1535,1350,1172,931， 764,652,560</Η NMR(600MHz，CDCl3，ppm):S7.79(d，J = 8.4Hz，2H)，7.32(d，J = 8.4Hz，2H)， 7.15(dd，J = 5.4,3.0Hz，lH)，6.75(dd，J = 5.4，1.8Hz，lH)，6.25(dd，J = 3.0，1.2Hz，lH)， 4.15(t ,J = 4.8Hz,2H),4.08(t ,J = 4.8Hz,2H),3.79(t ,J = 4.8Hz,2H),3.68(t,J = 4.8Hz, 2!〇,3.63~3.64(111，2!1)，3.58~3.60(111，2!〇,2.42(8,3!1)。 13(：匪1?(12510^，0)(：13，？？111):3 157·6，144·8，133·1，129·8，128·0，124·7，119·6,97·6,77·3,76·9,70·8,70·7,69·7,69·6， 69·3,68·7,21·6〇
[0034] 2)2-(2-(2-(2-(噻吩-3-基氧基）乙氧基）乙氧基）乙氧基）乙基-4-甲苯磺酸酯的 合成，反应式如下：
[0036] 反应过程为:将3-甲氧基噻吩(5.0_1〇1)、2-(2-(2-(2-羟乙氧基）乙氧基）乙氧基） 乙基-4-甲苯磺酸酯(8. Ommol )、对甲苯磺酸一水合物（1. Ommol)和甲苯(30mL)加入到250mL 的三口烧瓶中，在氮气球保护下搅拌并加热至80°C。反应期间采用TLC法检测反应程度。反 应完毕后，用旋转蒸发仪蒸干溶剂。最后采用100-200目硅胶柱层析分离的方法提纯。采用 石油醚：乙酸乙酯=4:3(V/V)作为洗脱剂。最终得到黄色油状液体产物1.39g(3.2mmol)，产 率 64 %。
[0037] 产物表征数据为：FTIR(KBr，cm-0:03124,2873,1610,1544,1350, 1172，922,754， 652,550</Η NMR(400MHz，CDCl3，ppm) :δ7· 76(d，J= 12.6Hz，2H)，7.32(d，J= 12·0Ηζ，2H)， 7.13(dd，J = 5.2,3.2Hz，lH)，6.75(dd，J = 5.6，1.6Hz，lH)，6.24(dd，J = 3.2，1.6Hz，lH)， 4.13(t，J = 4.8Hz，2H)，4.09(t，J = 4.8Hz，2H)，3.81(t，J = 4.8Hz，2H)，3.67~3.69(m，2H)， 3.65~3.66(111，2!〇,3.61~3.62(111，2!〇,3.55~3.58(111，4!〇,2.42(8,3!〇。 13〇匪1?(1001抱， CDCl3，ppm):Sl57.6，144.8，133·1，129.8,128.0,124.6,119·6,97·6,77.4,77.4,76.8， 70·7,70·6,70·5,69·7,69·6,69·3,68·7,21·6。
[0038] 实施例3化合物c的合成
[0039] 1)3-(2-(2-(2-(二乙醇胺）乙氧基）乙氧基）乙氧基)噻吩的合成，反应式如下：
[0041 ] 反应过程为：将2-(2-(2-(噻吩-3-基氧基）乙氧基）乙氧基）乙基-4-甲苯磺酸酯 (1.5mmol)、二乙醇胺（1.65mmol)、无水碳酸钠（1.8mmol)和乙腈（30mL)加入到250mL的三口 烧瓶中，在氮气球保护下搅拌并加热至回流。反应期间采用TLC法检测反应程度。反应完毕 后，抽滤除去沉淀物再将滤液用旋转蒸发仪蒸干溶剂。倒入60mL二氯甲烷，用水萃取三次， 水相中再加入30mL二氯甲烷萃取有机物，然后合并有机相用无水MgS0 4干燥、过滤、旋蒸掉 有机溶剂。最后采用100-200目硅胶柱层析分离的方法提纯。采用二氯甲烷:氨水：甲醇= 50:1:5(V/V/V)作为洗脱剂。最终得到淡黄色油状液体0.37g( 1.2mmol)，产率78%。
[0042] 产物表征数据：FTIR(KBr ,01^):03394,3115,2873,1656,1544,1386,1080,968， 754</H NMR(400MHz，CDCl3，ppm):S7.13~7.15(m，lH)，6.75~6.77(m，lH)，6.26~6.27(m， lH)，4.11(t，J = 4.8Hz，2H)，3.81(t，J = 4.8Hz，2H)，3.67~3.70(m，2H)，3.63~3.65(m， 2Η)，3·53~3·58(πι，6Η)，3·32(8,2Η)，2·75(υ = 5·2Ηζ，2Η)，2·69(υ = 5·2Ηζ，4Η)。13。 NMR(100MHz，CDCl3，ppm):Sl57.5，124.6，119.6,97.7,77.4， 76·7,70·6,70·2,69·6,69·6， 69·5，59·7，57·2，54·0 〇
[0043] 也可以采用K2C03作为催化剂，Ν，Ν-二甲基甲酰胺作为溶剂。反应式如下：
[0045] 具体反应过程为:将2-(2-( 2-(2-(噻吩-3-基氧基）乙氧基）乙氧基）乙氧基）乙基_ 4_甲苯横酸酯（1.5mmol)、二乙醇胺(2mmol)、碳酸钟（2.5mmol)和DMF(50mL)加入到250mL的 三口烧瓶中，在氮气球保护下搅拌并加热至回流。反应期间采用TLC法检测反应程度。反应 完毕后，抽滤除去沉淀物再将滤液用旋转蒸发仪蒸干溶剂。倒入60mL二氯甲烷，用水萃取三 次，水相中再加入30mL二氯甲烷萃取有机物，然后合并有机相用无水MgS0 4干燥、过滤、旋蒸 掉有机溶剂。最后采用100-200目硅胶柱层析分离的方法提纯。采用二氯甲烷:氨水：甲醇= 50:1:5(V/V/V)作为洗脱剂。最终得到淡黄色油状液体0.26g(0.84mmol)，产率56%。表征数 据与无水碳酸钠(1.8mmol)和乙腈(30mL)体系得到的产物相同。
[0046]也可以采用K2⑶3作为催化剂，乙腈和四氢呋喃(体积比1:1)混合溶剂作为反应溶 剂。反应式如下：
[0048] 具体反应过程为:将2-( 2-( 2-( 2_(噻吩-3-基氧基）乙氧基）乙氧基）乙氧基）乙基_ 4_甲苯横酸酯（1.5mmol)、二乙醇胺(2mmol)、碳酸钟(2.5mmol)和ACN/THF(25/25mL)混合溶 剂加入到250mL的三口烧瓶中，在氮气球保护下搅拌并加热至回流。反应期间采用TLC法检 测反应程度。反应完毕后，抽滤除去不溶物再将滤液用旋转蒸发仪蒸干溶剂。倒入60mL二氯 甲烷，用水萃取三次，水相中再加入30mL二氯甲烷萃取有机物，然后合并有机相用无水 MgS04干燥、过滤、旋蒸掉有机溶剂。最后采用100-200目硅胶柱层析分离的方法提纯。采用 二氯甲烷：氨水：甲醇= 50:1:5(V/V/V)作为洗脱剂。最终得到淡黄色油状液体0.32g (1.03mmol)，产率70%。表征数据与无水碳酸钠（1.8mmol)和乙腈(30mL)体系得到的产物相 同。
[0049] 2)3-(2-(2-(2-(2-二（乙醇胺）乙氧基）乙氧基）乙氧基）乙氧基)噻吩的合成，反应 式如下：
[0051 ] 反应过程为:将2-(2-(2-(2-(噻吩-3-基氧基）乙氧基）乙氧基）乙氧基）乙基-4-甲 苯磺酸酯（1 · 5mmol)、二乙醇胺（2mmol)、无水碳酸钾（3mmol)和四氢咲喃（30mL)加入到 250mL的三口烧瓶中，在氮气球保护下搅拌并加热至回流。反应期间采用TLC法检测反应程 度。反应完毕后，抽滤除去沉淀物再将滤液用旋转蒸发仪蒸干溶剂。倒入60mL二氯甲烷，用 水萃取三次，水相中再加入30mL二氯甲烷萃取有机物，然后合并有机相用无水MgS0 4干燥、 过滤、旋蒸掉有机溶剂。最后采用100-200目硅胶柱层析分离的方法提纯。采用二氯甲烷:氨 水：甲醇=50 :1: 5 (V/V/V)作为洗脱剂。最终得到淡黄色油状液体0.33g (0.9mmo 1)，产率 60% 〇
[0052] 产物表征数据：FTIR(KBr ,01^):03385,3106,2883,1646,1544,1359,1089,968， 754.? MMR(400MHz，CDCl3，ppm) :S7.11(dd，J = 6.8,3.2Hz，lH)，6.72(dd，J = 5.2，1.2Hz， lH)，6.22(dd，J = 3.2，1.6Hz，lH)，4.07(t，J = 3.2Hz，2H)，3.78(t，J = 4.8Hz，2H)，3.66~ 3.68(m，2H)，3·61~3.62(m，2H)，3·56~3.60(m，4H)，3·48~3.54(m，8H)，2.69(t，J= 5.2泡，2!1)，2.64(^ = 5.2!^，4!〇。13(：匪1?(10010^，0)(：13，口口111):3157.6，124.6，119.6， 97·6,77·4,76·8,70·7,70·5,70·5,70·2,69·6,69·6,69·6,59·7,57·2,54·0。
[0053] 也可以采用ΚΟΗ作为催化剂，丙酮作为溶剂。反应式如下：
[0055] 具体反应过程为:将2-( 2-( 2-( 2_(噻吩-3-基氧基）乙氧基）乙氧基）乙氧基）乙基_ 4-甲苯磺酸酯（1 · 5mmo 1)、二乙醇胺（2mmo 1)、氢氧化钾（3mmo 1)和丙酮（50mL)加入到250mL 的三口烧瓶中，在氮气球保护下搅拌并加热至回流。反应期间采用TLC法检测反应程度。反 应完毕后，抽滤除去沉淀物再将滤液用旋转蒸发仪蒸干溶剂。倒入60mL二氯甲烷，用水萃取 三次，水相中再加入30mL二氯甲烷萃取有机物，然后合并有机相用无水MgS0 4干燥、过滤、旋 蒸掉有机溶剂。最后采用100-200目硅胶柱层析分离的方法提纯。采用二氯甲烷:氨水：甲醇 =50:1:5(V/V/V)作为洗脱剂。最终得到淡黄色油状液体0.30g(0.84mmol)，产率56%。表征 数据与无水碳酸钾(3mmol)和四氢呋喃(30mL)体系得到的产物相同。
【主权项】
1. 一种侧链具有醇胺基团的噻吩化合物的制备方法，其特征在于，以化合物对甲苯磺 酰氯为原料，在三乙胺缚酸剂、二氯甲烷为溶剂的条件下与长链甘醇发生反应，得到化合物 a;在对甲苯磺酸一水合物为催化剂、甲苯为溶剂、反应温度为80~110°C条件下，化合物a与 3-甲氧基噻吩发生反应，得到化合物b;化合物b在碱作为催化剂、有机溶剂中加热回流的条 件下，与二乙醇胺发生反应，得到侧链具有醇胺基团的噻吩化合物c;其中，化合物a、化合物 b、噻吩化合物c的结构式分别如下：式中，3<n<9,且n取整数。2. 根据权利要求1所述的侧链具有醇胺基团的噻吩化合物的制备方法，其特征在于，对 甲苯磺酰氯与长链甘醇的摩尔比为1:5~1:20;对甲苯磺酰氯与三乙胺的摩尔比为1:2~ 1:5，反应温度为0°(：。3. 根据权利要求1所述的侧链具有醇胺基团的噻吩化合物的制备方法，其特征在于，3-甲氧基噻吩与化合物a的摩尔比为1:1~1:3;3_甲氧基噻吩与对甲苯磺酸一水合物的摩尔比 为5:1，反应温度为80~110°C。4. 根据权利要求1所述的侧链具有醇胺基团的噻吩化合物的制备方法，其特征在于，碱 催化剂为Na2C0 3、K2C03、NaOH、KOH中的一种或者几种的混合物。5. 根据权利要求1所述的侧链具有醇胺基团的噻吩化合物的制备方法，其特征在于，化 合物b与碱催化剂的摩尔比为1:1~1:3;化合物b与二乙醇胺的摩尔比为1:1~1:4。6. 根据权利要求1所述的侧链具有醇胺基团的噻吩化合物的制备方法，其特征在于，有 机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、乙腈、四氢呋喃、丙酮中的一种或者几种的混合物。
【文档编号】C07D333/32GK106045964SQ201610553343
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月13日
【发明人】李月琴, 王竹叶, 杨志伟
【申请人】南京林业大学