一种γ‐噻喃酮衍生物的高效合成方法

本发明属于有机发光，具体涉及一种γ-噻喃酮衍生物的高效合成方法。

背景技术：

1、以γ-吡喃酮或γ-噻喃酮为核心骨架的衍生物，在荧光探针领域有较为广泛的应用，如蛋白质检测(design and synthesis of intramolecular charge transfer-basedfluorescent reagents for the highly-sensitive detection ofproteins.j.am.chem.soc.2005,127,17799-17802)、氨基酸检测(a red-emittingfluorescent probe with large stokes shift for real-time tracking of cysteineover glutathione and homocysteine in living cells.spectrochimica acta part a:molecular and biomolecular spectroscopy.2019,214,469–475)、巯基检测(photophysical properties and ultrafast excited-state dynamics of a new two-photon absorbing thiopyranyl probe.j.phys.chem.c 2013,117,11941-11952)等。当然此类化合物也具有聚集诱导发光(aie)效应(aggregation-induced emission of4-dicyanomethylene-2,6-distyryl-4h-pyran.j.chin.chem.soc.2006,53,243-246)、靶向定位线粒体作用(novel mitochondria-targeted,nitrogen mustard-based dnaalkylation agents with near infrared fluorescence emission.talanta,2016,161888–893)、二阶非线性光学性能(synthesis and second-order optical nonlinearitiesof chiral nonracemic“y-shaped”chromophores.synthetic metals,2004,142,259–262)以及其他光学性能。

2、目前，γ-噻喃酮的主要合成方式是以丙炔为起始原料，在正丁基锂的作用下与甲酸甲酯反应生成二炔醇，再被二氧化锰或锰酸钡氧化成二炔酮，然后和硫脲环化构建γ-噻喃酮骨架。反应策略需要使用强碱、强氧化剂、氮气保护等较为苛刻的条件。合成方式单一复杂、步骤冗长、条件苛刻，难以广泛大量的合成。限制了此类化合物的合成，及其在生物医药、光电材料等领域的应用。因此，探索原料廉价易得、反应条件温和、高选择性以及环境友好的合成策略仍然是极具吸引力的研究内容。

3、本发明的目的是提供一种γ-噻喃酮衍生物的高效合成方法，以解决现有噻喃酮合成的诸多缺陷，提供一种反应条件温和，原料廉价易得，高专一性合成γ-噻喃酮及其各类衍生物的方法。

4、本发明通过以下技术方案实现：

5、一种γ-噻喃酮衍生物的高效合成方法，包括以下步骤：以极性有机溶剂为反应介质，将噻二唑类化合物和4-羟基吡喃酮类化合物在碱性化合物的作用下反应，获得γ-噻喃酮衍生物；

6、所述噻二唑类化合物的结构式为式i

7、

8、r1为h、coor′、x、or′、cf3、cn、sr′,r′为烷基(优选为c1～5烷基)，x为卤素；het为噻吩基、呋喃基、吡啶基、萘基，het表示环状基团可以为苯环、也可以为噻吩基、呋喃基、吡啶基、萘基；或者结构中为

9、所述4-羟基吡喃酮类化合物的结构式为式ii

10、

11、r2为芳环、杂环、烷基、烯基、炔基；

12、所述芳基为苯基、萘基，所述烯基包括苯乙烯基，所述烷基为c1～6烷基。

13、所述碱性化合物为碳酸铯、碳酸钠、磷酸钾、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸氢钠中一种以上；优选为碳酸钠、磷酸钾、碳酸钾中一种以上。

14、所述反应的温度为60～100℃，反应的时间为1～2天。

15、所述噻二唑类化合物和4-羟基吡喃酮类化合物的摩尔比为1:1.1～1:1.5。

16、所述极性有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、n-甲基吡咯烷酮中一种以上，优选为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中一种以上。

17、所述噻二唑类化合物在极性有机溶剂中的浓度为0.5～2mol/l。

18、所述弱碱性盐与噻二唑类化合物的摩尔比1：(1.8～2.5)。

19、反应完后，水萃取，粗产物经柱层析分离。

20、所述γ-噻喃酮衍生物的结构为式iii：

21、r1、r2、het如前面所定义。

22、所述γ-噻喃酮衍生物用于制备荧光有机化合物。

23、所述荧光有机化合物的结构为

24、

25、r3为h、or′、n(r′)2、sr′,r′为烷基(优选为c1～4烷基，如：甲基，乙基，异丙基，丁基)、ar(芳基，优选为苯基、噻吩、呋喃)、oh；

26、所述荧光有机化合物的制备方法，包括以下步骤：

27、将γ-噻喃酮衍生物与丙二腈反应，获得含有腈基的噻喃类化合物；将含有腈基的噻喃类化合物与苯甲醛类化合物反应，获得荧光化合物；

28、所述γ-噻喃酮衍生物如上述所定义，且此时r2为甲基。

29、含有腈基的噻喃类化合物的结构：

30、

31、所述苯甲醛类化合物的结构为

32、r3如前面所定义。

33、γ-噻喃酮衍生物与丙二腈反应中，以醋酸酐为反应介质；

34、含有腈基的噻喃类化合物与苯甲醛类化合物反应中，以乙醇为反应介质，以哌啶为催化剂。

35、本发明相对于现有技术具有如下的优点及有益效果：

36、(1)该反应条件温和、无需过渡金属催化剂，反应在较低温度条件下进行，能耗低有利于环境保护且有利于工业化规模生产。

37、(2)该反应具有高度化学选择性，产物收率高。

38、(3)该反应底物范围广，官能团兼容性强。

39、(4)本发明的γ-噻喃酮衍生物制备的荧光有机化合物作为荧光探针具有较宽吸收范围、斯托克斯位移大、发射波长较长等特点。

技术实现思路

技术特征：

1.一种γ-噻喃酮衍生物的高效合成方法，其特征在于：包括以下步骤：以极性有机溶剂为反应介质，将噻二唑类化合物和4-羟基吡喃酮类化合物在碱性化合物的作用下反应，获得γ-噻喃酮衍生物；

2.根据权利要求1所述γ-噻喃酮衍生物的高效合成方法，其特征在于：r′为c1～5烷基；r2中，所述烷基为c1～6烷基；

3.根据权利要求2所述γ-噻喃酮衍生物的高效合成方法，其特征在于：所述碱性化合物为碳酸钠、磷酸钾、碳酸钾中一种以上；

4.根据权利要求1所述γ-噻喃酮衍生物的高效合成方法，其特征在于：所述反应的温度为60～100℃，反应的时间为1～2天；

5.根据权利要求1所述γ-噻喃酮衍生物的高效合成方法，其特征在于：所述噻二唑类化合物在极性有机溶剂中的浓度为0.5～2mol/l；

6.一种由权利要求1～5任一项所述合成方法得到的γ-噻喃酮衍生物的应用，其特征在于：所述γ-噻喃酮衍生物用于制备荧光有机化合物。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：r3中，所述烷基为c1～4烷基，芳基为苯基、噻吩、呋喃。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述荧光有机化合物的制备方法，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：γ-噻喃酮衍生物与丙二腈反应中，以醋酸酐为反应介质；

技术总结
本发明属于有机发光的技术领域，公开了一种γ‑噻喃酮衍生物的高效合成方法。方法：以极性有机溶剂为反应介质，将噻二唑类化合物和4‑羟基吡喃酮类化合物在碱性化合物的作用下反应，获得γ‑噻喃酮衍生物。所述γ‑噻喃酮衍生物的结构为式III。本发明的方法反应条件温和、无需过渡金属催化剂，能耗低有利于环境保护且有利于工业化规模生产；且本发明的方法具有高度化学选择性，产物收率高，反应底物范围广，官能团兼容性强。本发明的γ‑噻喃酮衍生物制备的荧光有机化合物作为荧光探针具有较宽吸收范围、斯托克斯位移大、发射波长较长等特点。

技术研发人员：黄良斌,黄斌,冯梦霞
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16