专利名称：一类二苯乙炔双噻吩二醇衍生物的制备及应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一类二苯乙炔双噻吩二醇衍生物的制备方法及其在分子基光电材料领域的应用潜力。
背景技术：
二苯乙炔双噻吩二醇衍生物，含有多个富电子的炔基和噻吩基团，具有高度共轭的线形分子结构和特殊的配位原子硫，因此具有独特的光电性质、配位性质和良好的光热稳定性[参见(a)Shiping Zhu.，Ping Liu.，et al.Chem.Mater.2009，21，2727-2732；(b)Ste′phane Rigaut.，Johann Perruchon.，Salaheddine Guesmi.，Claire Fave.，Daniel Touchard.，Pierre H.Dixneuf.Eur.J.Inorg.Chem.2005，447-460.]；在生物化学、医药学、光电和有机半导体材料科学等领域都已得到了广泛的关注和应用。研究发现含炔的双噻吩衍生物能抑制细胞的生长，具有重要的生物活性[参见Uwe Dahlmann.，Richard Neidlein.HELVETICA CHIMICA ACTA-Vol.79(1996)]；近年来，利用含炔的双噻吩衍生物独特的线性结构和光电性能，设计和合成分子基光电功能材料已成为国内外十分活跃的研究领域。含炔双噻吩衍生物在非线性光学材料[参见(a)Jack Lewis.，Nicholas J.Long.，Paul R.Raithby.，Gregory P.Shields.，Wai-Yeung Wong.，Muhammad Younus.J.Chem.Soc.，Dalton Trans.，1997，42-4288；(b)Paul R.Raithby.，Wai-Yeung Wong.Organometallics，21，21，2002.]；分子光电器件[参见Ping Liu.，Yiliang Wu.，Hualong Pan.，Yuning Li.，Sandra Gardner.，Beng S.Ong.，Shiping Zhu.，Chem.Mater.2009，21，2727-2732]；有机半导体材料[参见C.Videlot-Ackermann.，H.Brisset a.，J.Ackermann.，J.Zhang.，P.Raynal.，F.Fages.，G.H.Mehl.，T.Tnanisawa.，N.Yoshimoto.Organic Electronics.2008，9，591-601.]以及化学传感器[参见Wai-Yeung Wong.，Guo-Liang Lu.，Ka-Fai Ng.，Ka-Ho Choi.，Zhenyang Lin.，J.Chem.Soc.，Dalton Trans.，2001，3250-3260.]等方面都有着广阔的应用前景。
此外，二苯乙炔双噻吩二醇衍生物是合成炔取代的中心修饰扩展卟啉及其他重要光电功能高分子的主要原料[参见(a)Di Wu，Ana B.Descalzo，Fritz Weik，Franziska Emmerling，ZhenShen，Xiao-Zeng You，Knut Rurack.Angewandte Chemie，International Edition，2008，47(1)，193-197，；(b)Alagar Srinivasan，VenkatRam M.Reddy，S.Jeyaprakash Narayanan，BashyamSridevi，Simi K.Pushpan，Murugaeson Ravikumar，Tavarekere K.Chandrashekar.Angew.Chem.Int.Ed.Engl.1997，36，23，2598-2601.]。本专利中，利用2，2’-双噻吩和苯炔醛类化合物为原料，合成了二苯乙炔双噻吩二醇衍生物，并报道了它们作为分子基光电材料领域候选材料的潜力。
发明内容
本发明的目的是提供5，5’-二苯乙炔基羟基甲基-2，2’-双噻吩衍生物的制备方法，作为分子基光电材料的候选化合物，报道了其光物理性质。
本发明的技术方案如下 5，5’-二苯乙炔基羟基甲基-2，2’-双噻吩衍生物，其结构通式如下
其中，R基团可以是氢、氟、氯、溴、碘、硝基、甲基、甲氧基。
一种制备上述5，5’二苯乙炔基羟基甲基-2，2’-双噻吩衍生物的方法，化学反应式如下
在无水无氧条件下，向反应容器中加入溶剂，TMEDA，正丁基锂，搅拌后加入2，2’-双噻吩，加热回流。反应完毕后冷却，加入苯炔醛溶液。保持在低温环境中，搅拌。反应充分后回到室温，淬灭反应。产品经柱层析分离、重结晶后得5，5’-二苯乙炔基羟基甲基-2，2’-双噻吩衍生物。
用1H-NMR、13C-NMR、ESI-MS等证实了产物的分子结构。检测所用仪器为BrukerDRX500型核磁共振仪(TMS为内标，氘代CDCl3为溶剂)；用紫外-可见吸收光谱等表征了分子的电子结构和物理性质。检测所用仪器UV-5300型紫外-可见分光光度计，显微熔点测量仪。
四
图1为本发明化合物1a的紫外-可见吸收光谱； 图2为本发明化合物1a的1H-NMR谱； 图3为本发明化合物1a的13C-NMR谱。
五、具体实施例 实施例15，5’-二苯乙炔基羟基甲基-2，2’-双噻吩(1a)的合成在250mL三颈圆底烧瓶中放入干燥的正己烷(50mL)，用针筒依次缓慢加入TMEDA(10mL)和正丁基锂(2.2M，正己烷溶液，10mL)，搅拌10分钟。用针筒加入双噻吩(3.45g)的正己烷溶液，加热至轻微回流。1小时后，白色双噻吩锂盐沉淀。停止加热，用冰盐浴冷却到0℃，用恒压滴液漏斗加入冷却至0℃的苯炔醛(6.15g)的THF(30mL)溶液，滴加完毕后搅拌1个小时。撤除冰盐浴，回到室温，加入NH4Cl饱和水溶液(30mL)淬灭反应。用乙醚萃取水相数次，合并有机相，水洗后用无水Na2SO4干燥，减压旋蒸，除去溶剂。柱分离中，用20％-30％乙酸乙脂-石油醚洗脱浅黄色粗产品，经二氯甲烷/正己烷重结晶后，获得白色产物双噻吩二醇3.7g，产率62％，溶点84℃；UV-vis(CH2Cl2)λmax(e×105)＝311(0.572)，243(0.796)nm；(附图1)1H NMR(400MHz，CDCl3，25℃，TMS)d 1.60(m，2H)；5.59(m，2H)；7.26-7.51(m，14H)，(附图2)；13C NMR(100MHz，CDCl3，25℃，TMS)d 60.89；d86.36；87.67；123.30；124.01；124.72；126.33；127.86；128.39；128.90；131.85，(附图3)；MS(ESI，m/z)calcd for[C26H18O2S2]+426.07，found426.12。
实施例25，5’-二(4-氟苯乙炔基)羟基甲基-2，2’-双噻吩(1b)的合成制备方法同实施例1，只是加入33mmol(4.88g)4-氟苯乙炔醛。产率57％，溶点89℃；UV-vis(CH2Cl2)λmax(e×105)＝312(0.573)，243(0.796)nm；1H NMR(400MHz，CDCl3，25℃，TMS)d 1.57(m，2H)；5.55(m，2H)；7.26(m，4H)；7.50(m，8H)；13C NMR(100MHz，CDCl3，25℃，TMS)d 60.80；86.30；87.54；123.78；124.67；124.30；126.30；127.33；128.37；138.87；131.84。MS(ESI，m/z)calcd for[C26H16O2S2F2]+462.06，found462.10。
实施例35，5’-二(4-氯苯乙炔基)羟基甲基-2，2’-双噻吩(1c)的合成制备方法同实施例1，只是加入33mmol(5.43g)4-氯苯乙炔醛。产率52％，溶点95℃；UV-vis(CH2Cl2)λmax(e×105)＝313(0.572)，244(0.796)nm；1H NMR(400MHz，CDCl3，25℃，TMS)d 1.56(m，2H)；5.49(m，2H)；7.23(m，4H)；7.48(m，8H)；13C NMR(100MHz，CDCl3，25℃，TMS)d 60.78；86.28；87.54；123.78；124.64；124.30；126.26；127.27；128.37；138.85；131.83。MS(ESI，m/z)calcd for[C26H16O2S2Cl2]+494.00，found494.05。
实施例45，5’-二(4-溴苯乙炔基)羟基甲基-2，2’-双噻吩(1b)的合成制备方法同实施例1，只是加入33mmol(6.90g)4-溴苯乙炔醛。产率50％，溶点112℃；UV-vis(CH2Cl2)λmax(e×105)＝313(0.574)，244(0.797)nm；1H NMR(400MHz，CDCl3，25℃，TMS)d 1.53(m，2H)；5.46(m，2H)；7.20(m，4H)；7.45(m，8H)；13C NMR(100MHz，CDCl3，25℃，TMS)d 60.74；86.25；87.54；123.75；124.62；124.30；126.25；127.32；128.35；138.83；131.82。MS(ESI，m/z)calcd for[C26H16O2S2Br2]+581.90，found581.99。
实施例55，5’-二(4-碘苯乙炔基)羟基甲基-2，2’-双噻吩(1e)的合成制备方法同实施例1，只是加入33mmol(8.45g)4-碘苯乙炔醛。产率48％，溶点137℃；UV-vis(CH2Cl2)λmax(e×105)＝314(0.573)，245(0.798)nm；1H NMR(400MHz，CDCl3，25℃，TMS)d 1.49(m，2H)；5.45(m，2H)；7.18(m，4H)；7.43(m，8H)；13C NMR(100MHz，CDCl3，25℃，TMS)d 60.68；86.21；87.52；123.75；124.65；124.27；126.26；127.31；128.33；138.85；131.78。MS(ESI，m/z)calcd for[C26H16O2S2I2]+677.87，found677.92。
实施例65，5’-二(4-硝基苯乙炔基)羟基甲基-2，2’-双噻吩(1f)的合成制备方法同实施例1，只是加入33mmol(8.45g)4-硝基苯乙炔醛。产率58％，溶点102℃；1H NMR(400MHz，CDCl3，25℃，TMS)d 1.43(m，2H)；5.58(m，2H)；7.26(m，4H)；7.78(m，8H)；13C NMR(100MHz，CDCl3，25℃，TMS)d 60.63；86.27；87.51；123.75；124.62；124.28；126.25；127.30；128.32；138.85；131.75。MS(ESI，m/z)calcd for[C26H16N2O6S2]+516.04，found516.13。
实施例75，5’-二(4-甲基苯乙炔基)羟基甲基-2，2’-双噻吩(1g)的合成制备方法同实施例1，只是加入33mmol(8.45g)4-甲基苯乙炔醛。产率50％，溶点91℃；1H NMR(400MHz，CDCl3，25℃，TMS)d 1.54(m，2H)；2.35(m，6H)；5.58(m，2H)；7.26(m，4H)；7.78(m，8H)；13C NMR(100MHz，CDCl3，25℃，TMS)d 60.61；86.25；87.50；123.72；124.64；124.29；126.26；127.28；128.35；138.84；131.83。MS(ESI，m/z)calcd for[C28H22O2S2]+454.11，found454.19。
实施例85，5’-二(4-甲氧基苯乙炔基)羟基甲基-2，2’-双噻吩(1h)的合成制备方法同实施例1，只是加入33mmol(8.45g)4-甲氧基苯乙炔醛。产率42％，溶点97℃；1H NMR(400MHz，CDCl3，25℃，TMS)d 1.49(m，2H)；3.73(m，6H)；5.58(m，2H)；7.26(m，4H)；7.78(m，8H)；13C NMR(100MHz，CDCl3，25℃，TMS)d 60.55；86.18；87.51；123.77；124.64；124.27；126.28；127.31；128.35；138.81；131.78。MS(ESI，m/z)calcd for[C28H22O4S2]+486.10，found486.21。
实施例95，5’-二苯乙炔基羟基甲基-2，2’-双噻吩(1a)的合成制备方法同实施例1，只是加入四氢呋喃。产率28％。
实施例105，5’-二苯乙炔基羟基甲基-2，2’-双噻吩(1a)的合成制备方法同实施例1，只是加入二氯甲烷。产率25％。
实施例115，5’-二苯乙炔基羟基甲基-2，2’-双噻吩(1a)的合成制备方法同实施例1，只是加入16mmol双噻吩和16mmol苯炔醛。产率34％。
实施例125，5’-二苯乙炔基羟基甲基-2，2’-双噻吩(1a)的合成制备方法同实施例1，只是加入16mmol双噻吩和48mmol苯炔醛。产率57％。
实施例135，5’-二苯乙炔基羟基甲基-2，2’-双噻吩(1a)的合成制备方法同实施例1，只是TMEDA的用量为原料的1倍。产率55％。
实施例145，5’-二苯乙炔基羟基甲基-2，2’-双噻吩(1a)的合成制备方法同实施例1，只是TMEDA的用量为原料的3倍。产率58％。
实施例155，5’-二苯乙炔基羟基甲基-2，2’-双噻吩(1a)的合成制备方法同实施例1，只是控制反应温度在20℃。产率10％。
实施例165，5’-二苯乙炔基羟基甲基-2，2’-双噻吩(1a)的合成制备方法同实施例1，只是控制反应时间为2个小时。产率45％。
实施例175，5’-二苯乙炔基羟基甲基-2，2’-双噻吩(1a)的合成制备方法同实施例1，只是柱层析分离的洗脱剂为10％-10％乙酸乙脂-石油醚。产率55％。
实施例185，5’-二苯乙炔基羟基甲基-2，2’-双噻吩(1a)的合成制备方法同实施例1，只是柱层析分离的洗脱剂为10％-20％乙酸乙脂-石油醚。产率32％。
实施例195，5’-二苯乙炔基羟基甲基-2，2’-双噻吩(1a)的合成制备方法同实施例1，只是粗产品经氯仿/甲醇重结晶。产率13％。
实施例205，5’-二苯乙炔基羟基甲基-2，2’-双噻吩(1a)的合成制备方法同实施例1，只是粗产品经乙酸乙酯/甲醇重结晶。产率10％。
权利要求
1.5，5’-二苯乙炔基羟基甲基-2，2’-双噻吩衍生物，其结构式如下
R为氢、氟、氯、溴、碘、硝基、甲基、甲氧基。
其制备方法具体步骤如下在反应容器中加入溶剂，TMEDA，正丁基锂，2，2’-双噻吩，加热回流。冷却后，加入苯炔醛溶液搅拌。反应完毕后用乙醚萃取，减压浓缩，产品经柱层析分离，重结晶后得5，5’-二苯乙炔基羟基甲基-2，2’-双噻吩衍生物。
2.权利要求1中所述的方法，其特征在于具体步骤中溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷、正己烷、乙醚、丙酮、环己烷；优选四氢呋喃、二氯甲烷、正己烷。
3.权利要求1中所述的方法，其特征在于具体步骤中2，2’-双噻吩与苯炔醛反应摩尔比为1∶0.2至1∶5；优选1∶1至1∶3。
4.权利要求1中所述的方法，其特征在于具体步骤中TMEDA与原料反应摩尔比为1∶0.2至1∶5；优选1∶1至1∶3。
5.权利要求1中所述的方法，其特征在于具体步骤中正丁基锂与原料反应摩尔比为1∶0.2至1∶5；优选1∶1至1∶3。
6.权利要求1中所述的方法，其特征在于具体步骤中反应温度控制在-50℃至50℃；优选-30℃至30℃。
7.权利要求1中所述的方法，其特征在于具体步骤中反应时间控制在0.5至3小时；优选0.5至1.5小时。
8.权利要求1中所述的方法，其特征在于具体步骤中柱层析分离采用的洗脱剂为50％-10％乙酸乙脂-石油醚、30％-10％乙酸乙脂-石油醚、10％-10％乙酸乙脂-石油醚、10％-20％乙酸乙脂-石油醚、20％-30％乙酸乙脂-石油醚、10％-50％乙酸乙脂-石油醚；优选10％-10％乙酸乙脂-石油醚、10％-20％乙酸乙脂-石油醚、20％-30％乙酸乙脂-石油醚。
9.权利要求1中所述的方法，其特征在于具体步骤中产品经乙酸乙酯/甲醇、二氯甲烷/甲醇、二氯甲烷/正己烷、氯仿/正己烷、氯仿/甲醇、乙酸乙酯/正己烷重结晶；优选乙酸乙酯/甲醇、二氯甲烷/正己烷、氯仿/甲醇。
10.权利要求1的化合物的用途，其特征是权利要求1的化合物在近紫外区域具有较强的电子吸收，可作为分子基光电材料的候选化合物。
全文摘要
本发明涉及一类二苯乙炔双噻吩二醇衍生物，利用2，2’-双噻吩和苯炔醛类化合物为原料，在TMEDA和正丁基锂的作用下合成了5，5’-二(4-取代苯乙炔基)羟基甲基-2，2’-双噻吩。该类化合物含有多个富电子的炔基和噻吩基团，在近紫外区域具有较强的电子吸收，有成为分子基光电材料领域候选材料的潜力。在非线性光学材料、分子光电器件、有机半导材料以及化学传感器等方面都具有广阔的应用前景。R＝H；F；Cl；Br；I；NO2；OCH3；CH3。
文档编号C07D333/16GK101812047SQ201010153959
公开日2010年8月25日 申请日期2010年4月21日 优先权日2010年4月21日
发明者吴迪, 李莉莉, 周向葛 申请人:四川大学