一种含氮杂环芳香化合物的对称二聚体的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种含氮杂环芳香化合物对称二聚体的制备方法、运种方法制备的产 物及用途。
【背景技术】
[0002] 杂环芳香化合物的对称二聚体如2,2' -联化晚或2,2' -联哇嘟是一类重要的有机 化合物，它们被广泛地应用于发光材料的制备，用于生物大分子的标记、生物分析中。由于 是金属的优良配体，因而被广泛地应用于与金属络合而后催化各种有机反应。同时，运一类 化合物自身还具有多种生物活性。例如2,2' -联哇嘟可W和金属形成配合物，在金属测定 方面有着巨大的作用。2, 2'-联哇嘟是常用的测铜试剂。2, 2'-联哇嘟-4, 4'-二甲酸二钢 可用于用于测定蛋白质的浓度。2,2'-联化晚不仅可用于有机合成、医药中间体，还可W用 于化学锻铜添加剂，当与亚铁氯化钟配合使用时，不仅可有效控制铜沉积速度，避免氧化亚 铜形成，还可作为分析试剂，用于检定亚铁、银、儒、钢，也可W作氧化还原指示剂。
[0003] 目前该类化合物主要是W过渡金属为催化剂催化预官能化或活化的氮杂环芳 香化合物（如面代氮杂芳香化合物等）之间的偶联反应来合成。文献报道的大量使用 的合成方法主要是过渡金属催化的被活化或者预官能化的氮杂环芳香化合物之间的偶 联，其中包括：W面代含氮杂环化合物为原料，W过渡金属作为催化剂催化面代氮杂芳香 化合物偶联的叫ImannCoupling反应（Catal.Sci.Technol. 2013, 3, 3030-3035,J.Org. 化em. 2014, 79, 777-782);由过渡金属催化的氮杂环芳香化合物的S下基锡衍生物与相 应的面代氮杂环芳香化合物偶联的StillCoupling反应化Org.Chem. 2010, 75, 424 -433);由过渡金属催化的氮杂环芳香化合物的有机锋衍生物与相应的面代氮杂环芳 香化合物偶联的NegishiCoupling反应（Qiem.AsianJ. 2008, 3, 1046-1049,Org. Lett. 2013, 15, 5754 - 5757);由过渡金属催化的氮杂环芳香化合物的有机棚酸衍生物与 相应的面代氮杂环芳香化合物偶联的SuzukiCoupling反应（Org.Lett. 2013, 15, 4308 -4311)。运些方法都是先要把杂环芳香化合物转变为相应活化了的氮杂环芳香化合物衍生 物，极大地提高了反应原料的成本；其次反应中用到了过渡金属作催化剂。过渡金属一般 来说价格比较昂贵，相当多的过渡金属都对环境有害。医药或精密电子工业材料都需要除 去痕量的过渡金属。但是运些具有对称结构的氮杂环芳香二聚体化合物与过渡金属络合 非常紧密，除去运些痕量的过渡金属极端费时、费力、费钱。第二种类型的报道是不使用过 渡金属，但是使用氮杂环芳香化合物的横酸醋衍生物与相应的格氏试剂交叉偶联来形成杂 环芳香化合物的对称二聚体度Ull.化em.Soc.化n. 1989, 62, 2338-41)，其中的两种反应原 料，无论是氮杂环芳香化合物的横酸醋还是相应的格氏试剂都是价格十分昂贵的原料。第 S种专利方法是W哇嘟为原料，WPd/C为催化剂，W水和聚乙二醇为溶剂合成2, 2' -联哇 嘟（中国发明专利：CN101134742A)，其优点是原料价格便宜，反应溶剂是水，比较绿色， 但是同样使用了昂贵的过渡金属催化剂，产率适中，且仅适用于哇嘟一种原料的反应。因而 如何避免使用过渡金属，使用价格相对便宜的非预官能化的较广范围的氮杂环芳香化合物 为反应原料直接偶联合成其对称二聚体是一个有趣而重要的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明提价供一种可克服现有技术不足、避免使用过渡金属，W使用价格相对便 宜的非预官能化的较广范围的氮杂环芳香化合物为反应原料，制备含氮杂环芳香化合物对 称二聚体的方法，同时提供用运种方法制备的相关产物，W及运类化合物中的部分化合物 的用途。
[0005] 本发明的一种含氮杂环芳香化合物的对称二聚体制备方法是：在惰性气体保护 条件下，将一种溶有格氏试剂的溶剂加入到反应容器中，在-30°C至50°C向格氏试剂溶液 中缓慢滴加入一种仲胺进行反应，然后在〇°C至100°C溫度条件下将反应容器中的溶剂抽 干，在-30°C至100°C溫度条件下充入惰性气体继续保护反应，再向反应容器中加入第二 种溶剂溶解前述格氏试剂与仲胺反应得到的产物，并在其中加入一种含氮络合试剂，经络 合后再在其中加入氮杂环芳香化合物，在20°C至200°C下反应，待反应完成后，通入空气或 者氧气氧化反应产物，使反应产物转变为氮杂环芳香化合物的对称二聚体，所述反应中：溶 解格氏试剂的溶剂为乙酸、四氨巧喃、甲乙酸、甲基四氨巧喃、甲丙酸、甲基叔下基酸、二异 丙基酸、正下酸、异下基乙基酸、异下基乙締基酸、甲苯的任意一种或者任意几种按任意比 例的混合物，格氏试剂为M浊r或者RMgCl或者ArM浊r或者ArMgCl的任意一种或者任意 几种按任意比例的混合物，其中的R基团为即2。+1，n为1~10的自然数；其中的Ar基团 是
或巧喃基或嚷吩基或糞基，其中Ri和R2是H或MeO或Me或F或F3C或Cl 或片&。+1，n为1~10的自然数；所述的仲胺类化合物是四氨化咯或化咯或赃晚或吗嘟或 2, 2,6,6-四甲基赃晚灯MPH)或2, 5-二甲基化咯或2, 2, 5, 5-四甲基四氨化咯或环庚亚胺
或二苯甲胺或 RiRzNH,Ri和Rz是C品。+1，n为1~10的自然数，的任意一种或者前述仲胺中任意几种按任 意比例的混合物；所加入的第二种溶剂为四氨巧喃、甲基四氨巧喃、甲基叔下基酸、二异丙 基酸、正下酸、异下基乙基酸、异下基乙締基酸、乙二醇二甲酸、二氧六环、苯、甲苯、乙苯、二 甲苯的任意一种或者前述溶剂中任意几种按任意比例的混合物；所述的含氮络合试剂为： R1R2R3N、二[(N，N-二甲基-N' ,N'-二甲基）氨基]乙基酸、N-甲基吗嘟、四甲基乙二胺、 六次甲基四胺、4-二甲氨基化晚、化晚、2,2'-联化晚、2,2'-联哇嘟或N，N，N' ,N'-四 乙基乙二胺中的任意一种或者任意几种按任意比例的混合物，其中：Ri= 式中X为 1~10的自然数，Rz=CyHz州，式中y为1~10的自然数，Rs=C式中Z为1~10的 自然数；所述的氮杂环芳香化合物为如式I至式IV结构所述的氮杂环芳香化合物，
[0006]
[0007] 目P:哇嘟及取代哇嘟、异哇嘟及取代异哇嘟、化晚及3-取代化晚或哇喔嘟及取代 哇喔嘟，其中的Ri、R2、Rs、R4、Rs、Re可W是H或化或Cl或F或F3C或化或糞或即2。4中的 任意一种，n为1~10的自然数；R,与RS中：至少有一个是H，其余的为H或化或Cl或F 或FsC或化或糞或(；&。+冲的任意一种，n为1~10的自然数；1?13、町4、町5、町6、町7、町8是 H或化或Cl或F或FsC或糞或
或(：品。4中的任意一种，n为1~10的自然数， R郝R2是H或MeO或Me或F3C或F或Cl或化或片恥4中的任意一种，n为1~10的自 然数。
[0008] 本发明的一种含氮杂环芳香化合物的对称二聚体的制备方法中优选的格氏试剂 为nBuMgCl;用于溶解格氏试剂的溶剂为四氨巧喃；优选的仲胺类化合物为2, 2, 6, 6-四甲 基赃晚灯MPH)，仲胺加入溫度为(TC，反应时间为15分钟；从反应容器中抽干溶剂时的溫度 为50°C;溶解反应容器内的反应物的第二种溶剂为甲苯，向反应容器内加入第二溶剂溶解 反应容器内的反应物的溫度为25°C;加入含氮络合试剂后的选络合时间为10分钟；加入氮 杂环芳香化合物后的反应溫度为60°C至80°C;优选的含氮络合试剂为四甲基乙二胺。
[0009] 采用本发明方法制备得到的氮杂环芳香化合物对称二聚体可W是如式1至式5所 示的结构，
[0011] 其中：式I的2,2'-联哇嘟中Rl、R2、R3、R4、R5、R6为H或化或Cl或F或F3C或化 或糞或即2。+冲的任意一种，n为1~10的自然数；式2的1，1' -联异哇嘟中R8、馬、Ri。、 Rii、Ri2为H或化或Cl或F或F3C或化或糞或片&。+1中的任意一种，n为1~10的自然数； 式3的3, 3' -联异哇嘟中咕、R9、Ri。、Rii、Ri2为H或化或Cl或F或F3C或化或糞或即2。4 中的任意一种，n为1~10的自然数；式4的2,2' -联化晚中的R。为H或化或Cl或F或 FjC或糞或
g或(；&。+冲的任意一种，n为1~10的自然数，R嘴R2为H或MeO或 Me或FsC或F或Cl或化或(：品。4中的任意一种，n为1~10的自然数；式5的2, 2' -联 哇喔嘟中的Rl4、Rl5、Rl6、Rl7、Rl8是H或化或Cl或F或F3C或糞或
或(：品。4中的 任意一种，n为1~10的自然数，Ri和R2为H或MeO或Me或F3C或F或Cl或化或片&。4中的任意一种，n为1~10的自然数。
[0012] 采用本发明的方法制备得到的氮杂环芳香化合物对称二聚体产物
属Ir配合物形成的如式6示的新复合物Ir-DMBQ(NBT)2表现
[0013] 良好的红光发光性能。通过紫外-可见光检测可知，该复合物在紫外和可见光区 域230nm、277nm、358nm都有强烈吸收，在456nm有一微弱的光吸收。而在憐光吸收区域有 607nm和661nm两个峰，表现出强烈的红光吸收，是一种极有潜力的材料。
[0014]W本发明所述方法制备的如式7中所示任一结构的氮杂环芳香化合物对称二聚 体产物均为一种些新的化合物，运些化合物与各种金属具有良好的络合能力，被用作配体 可W和不同的金属络合后有催化多种有机化学反应的潜在能力，并使有机化学反应可能表 现出与W往报道的化学反应不同的反应活性与选择性，比如，F.DeanToste教授课题组使 用4, 4' -二叔下基-2, 2' -联化晚作为配体与醋酸钮络合首次高效地完成了締丙胺类化合 物的氣化和芳基化的双官能团化反应（J.Am.化em.Soc. 2015, 137, 12207-12210);运些新 的对称二聚体化合物还可W和不同的金属如金属Ir络合后表现出不同的发光性能，据此 可化合成许多有潜在用途的光电材料，比如本发明中的6, 6' -二甲基-2, 2' -联哇嘟的金属 Ir复合物具有良好的红光发光性能，而化ung-化ihWu等人报道2, 2' -联哇嘟与2-苯基化 晚的Ir形成的复合物具有良好的白光发光性能（J.Am.化em.Soc. 2008, 130, 3413-3419); 由于与W往报道的化合物结构上有大的区别，因而也会表现出与已知结构的类似化合 物不同的生物活性，会表现出潜在的多种生物或者药理活性，如Ik址OMurakami-Kubo 等人发现2, 2'-联哇嘟衍生物对于海绵状脑损伤具有一定的疗效（J.Virology2004,78, 1281-1288)〇
[001引本发明的优点是：
[0017] 1)整个反应无需任何过渡金属，降低生产成本，减少环境污染，工艺绿色；
[0018]2)反应W空气或氧气为氧化剂，无需专口添加任何其它的氧化剂，降低反应成本 和产物纯化难度，减少副产物；
[0019] 3)底物适用性广泛，有利于促进杂环芳香化合物自身偶联的制备；
[0020] 4)反应扩大量后，不影响产率，有良好的工业化应用前景；
[0021] 5)本发明的方法可制备出一系列新的化合物，运些化合物中一些具有良好的发光 性能，另一些表现出潜在的多种生物或者药理活性。
【附图说明】
[002引图1为实施例21产物的光谱图，其中：Ir-DMBQ(NBT)zA在二氯甲烧溶液中的光谱 吸收，浓度为1. 0X106mol/l，左侧为紫外-可见光吸收，右侧为憐光吸收。
【具体实施方式】
[0023] W下实施例将有助于理解本发明，但不局限于本
【发明内容】
。
[0024] 实施例1.
[002引在氣气保护下，向放入揽拌磁子的洁净干燥