一種2,2’-聯(lián)咔唑的生產(chǎn)方法技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種2,2’-聯(lián)咔唑的生產(chǎn)方法,屬有機(jī)化學(xué)合成領(lǐng)域。
背景技術(shù):
咔唑及其衍生物是一類雜環(huán)芳香化合物,有較大的π電子共軛體系和較強(qiáng)的分子內(nèi)電子轉(zhuǎn)移特性,從結(jié)構(gòu)來看,咔唑親電的N原子通過誘導(dǎo)效應(yīng)吸收雙鍵上的電子;另一方面,由于p-π共軛效應(yīng)N原子的未共用電子又供給雙鍵,使雙鍵富電子。因此,咔唑環(huán)具有很強(qiáng)的空穴傳輸能力,咔唑聚合物或小分子化合物可在有機(jī)電致發(fā)光器件中作為空穴傳輸層,其降低了小分子材料的結(jié)晶,提高了器件壽命,同時增加了電子空穴復(fù)合的機(jī)會,提高了器件的發(fā)光效率。咔唑上取代基位置不同會影響其電子效應(yīng),進(jìn)而影響其空穴傳輸能力。目前3,3’-聯(lián)咔唑類衍生物及其聚合物已被WO2013057908等廣泛報(bào)道,應(yīng)用于有機(jī)電致發(fā)光材料和有機(jī)聚合物太陽能電池中的空穴傳輸材料、發(fā)光材料和新型農(nóng)藥、醫(yī)藥等領(lǐng)域,其合成方法是咔唑在三氯化鐵催化下直接偶聯(lián)合成。2,2’-聯(lián)咔唑具有與3,3’-聯(lián)咔唑類似的化學(xué)結(jié)構(gòu),其不同在于偶聯(lián)鍵在咔唑的N的間位,無法直接使用咔唑來合成,其物理化學(xué)性質(zhì)與3,3’-聯(lián)咔唑不同。目前2,2’-聯(lián)咔唑合成方法報(bào)道較少。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種反應(yīng)過程簡單易于操作,適合工業(yè)化生產(chǎn)且收率高的2,2'-聯(lián)咔唑的生產(chǎn)方法。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的,本發(fā)明以2-氯咔唑和雙(頻哪醇合)二硼(pin2B2)為原料,N-甲基吡咯烷酮(NMP)為溶劑,磷酸鈉為堿性縛酸劑,在鎳催化劑與有機(jī)膦配體共同催化作用下經(jīng)Suzuki-Miyaura反應(yīng)合成2,2’-聯(lián)咔唑。具體技術(shù)方案如下:本發(fā)明生產(chǎn)的2,2’-聯(lián)咔唑具有下列結(jié)構(gòu)式:其合成路線如下:具體反應(yīng)步驟如下:惰性氣體保護(hù)下將2-氯咔唑、雙(頻哪醇合)二硼、1-(2-甲氧基苯基)-2-(二環(huán)己膦基)吡咯(POMeCy)、磷酸鈉和N-甲基吡咯烷酮(NMP)加入到反應(yīng)瓶,惰性氣體置換反應(yīng)體系后加入鎳催化劑,90-120℃下反應(yīng)12-36h,結(jié)束后加水終止反應(yīng),經(jīng)萃取,有機(jī)層干燥過夜,濃縮,結(jié)晶得到類白色粉末2,2’-聯(lián)咔唑。其中,反應(yīng)物2-氯咔唑與雙(頻哪醇合)二硼摩爾比為1:0.51;鎳催化劑為四(三苯基膦)鎳,其用量為2-氯咔唑摩爾量的0.5%-2%;有機(jī)膦配體為1-(2-甲氧基苯基)-2-(二環(huán)己膦基)吡咯,用量為鎳催化劑摩爾量的2.5倍;縛酸劑磷酸鈉用量為2-氯咔唑摩爾量的3倍。本發(fā)明采用2-氯咔唑和雙(頻哪醇合)二硼經(jīng)Suzuki-Miyaura反應(yīng)合成2,2'-聯(lián)咔唑。反應(yīng)過程中2-氯咔唑先與雙(頻哪醇合)二硼反應(yīng)合成2-硼酸頻哪醇咔唑,然后繼續(xù)與合成產(chǎn)物2-硼酸頻哪醇咔唑反應(yīng)合成目標(biāo)產(chǎn)物,該過程中反應(yīng)“兩步一鍋”完成,簡化了反應(yīng)過程,更適合于工業(yè)化生產(chǎn)。1-(2-甲氧基苯基)-2-(二環(huán)己膦基)吡咯膦配體有效增強(qiáng)膦原子周圍的電子云密度,增強(qiáng)其親核性,提高了零價鎳氧化加成的速度,此外其空間體積大,增大了膦配體脫離另加鎳的趨勢,因此該配體的使用有效降低了脫氯產(chǎn)物咔唑的形成,提高了2,2’-聯(lián)咔唑的收率,達(dá)到85.2%以上,產(chǎn)品含量99.5%以上。具體實(shí)施方式為更好的對本發(fā)明進(jìn)行說明,舉實(shí)例如下:所用原料均為市售品。實(shí)例1將2-氯咔唑20.16g(0.1mol)、雙(頻哪醇合)二硼12.9g(0.051mol)、1-(2-甲氧基苯基)-2-(二環(huán)己膦基)吡咯0.48g(1.27mmol)和磷酸鈉49.17g(0.3mol)加入帶有機(jī)械攪拌、回流冷凝管、溫度計(jì)和油浴加熱裝置的反應(yīng)瓶中,再加入200mL溶劑NMP,體系內(nèi)通入氬氣后加入催化劑四(三苯基膦)鎳0.56g(0.51mmol)。加熱90-120℃反應(yīng),恒溫繼續(xù)反應(yīng)16h后結(jié)束反應(yīng)。將反應(yīng)液溫度降至40℃以下,加入水終止反應(yīng),400mL二氯甲烷萃取有機(jī)層,分液,分出有機(jī)層,無水硫酸鈉50g干燥過夜,濃縮有機(jī)相得到黃色固體;二氯甲烷-甲醇混合溶劑重結(jié)晶得到類白色粉末即2,2’-聯(lián)咔唑28.3g,收率85.2%,含量99.6%(HPLC)。1HNMR(400Hz,DMSO-d6),δ/ppm:8.212-8.191(d,2H;J=8.4Hz),8.148-8.129(d,2H;J=7.6Hz),7.812(s,2H),7.576-7.552(dd,2H;J1=8.1,J2=1.6Hz),7.535-7.515(d,2H;J=8.0Hz),7.417-7.381(m,2H),7.197-7.160(t,2H;J=7.4Hz);13CNMR(400Hz,DMSO-d6),δ/ppm:140.52,140.31,138.87,125.47,122.26,121.55,120.53,120.16,118.61,118.17,110.96,109.10。實(shí)例2將2-氯咔唑40.2g(0.2mol)、雙(頻哪醇合)二硼27.9g(0.102mol)、1-(2-甲氧基苯基)-2-(二環(huán)己膦基)吡咯2.03g(5.5mmol)和磷酸鈉98.3g(0.6mol)加入帶有機(jī)械攪拌、回流冷凝管、溫度計(jì)和油浴加熱裝置的反應(yīng)瓶中,再加入300mL溶劑NMP,體系內(nèi)通入氬氣后加入催化劑四(三苯基膦)鎳2.44g(2.2mmol)。加熱90-120℃反應(yīng),恒溫繼續(xù)反應(yīng)36h后結(jié)束反應(yīng)。將反應(yīng)液溫度降至40℃以下,加入水終止反應(yīng),600mL二氯甲烷萃取有機(jī)層,分液,分出有機(jī)層,無水硫酸鈉100g干燥過夜,濃縮有機(jī)相得到黃色固體;二氯甲烷-甲醇混合溶劑重結(jié)晶得到類白色粉末即2,2’-聯(lián)咔唑57.6g,收率86.7%,含量99.7%(HPLC)。實(shí)例3將2-氯咔唑100.5g(0.5mol)、雙(頻哪醇合)二硼63.5g(0.255mol)、1-(2-甲氧基苯基)-2-(二環(huán)己膦基)吡咯9.23g(25mmol)和磷酸鈉245.8g(1.5mol)加入帶有機(jī)械攪拌、回流冷凝管、溫度計(jì)和油浴加熱裝置的反應(yīng)瓶中,再加入500mL溶劑NMP,體系內(nèi)通入氬氣后加入催化劑四(三苯基膦)鎳11.07g(10mmol)。加熱90-120℃反應(yīng),恒溫繼續(xù)反應(yīng)12h后結(jié)束反應(yīng)。將反應(yīng)液溫度降至40℃以下,加入水終止反應(yīng),800mL二氯甲烷萃取有機(jī)層,分液,分出有機(jī)層,無水硫酸鈉200g干燥過夜,濃縮有機(jī)相得到黃色固體;二氯甲烷-甲醇混合溶劑重結(jié)晶得類白色粉末即2,2'-聯(lián)咔唑152.5g,收率91.8%,含量99.5%(HPLC)。以上所述的2,2’-聯(lián)咔唑是重要的精細(xì)化工中間體,拓展了咔唑類衍生物作為中間體在有機(jī)光電材料設(shè)計(jì)合成中的應(yīng)用,在醫(yī)藥和農(nóng)藥等領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用前景。